含四氢呋喃水合物沉积物无侧限压缩试验研究

发布时间：2021-02-27 00:22

　　参考南海神狐海域SH2站点含水合物地层沉积物颗粒级配分析结果,人工配置试验土骨架,制备不同水合物饱和度（0%,40%,50%,60%）的含四氢呋喃水合物沉积物试样,并在低温环境下进行无侧限压缩试验,获得了不同水合物饱和度试样的应力应变曲线、刚度和强度。结果表明,试样的应力应变曲线呈现应变软化现象,随着水合物饱和度的增加,软化现象更为明显;水合物能够显著增加试样的弹性模量,并随着水合物饱和度的增大而增大;随着水合物饱和度的增加,试样的无侧限抗压强度呈指数增加,与三轴和直剪试验所测得强度的趋势一致。 

【文章来源】：土工基础. 2020,34(05)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

试验设备

试验土骨架参考Liu等[12]对南海神狐海域SH2站点含水合物地层沉积物颗粒级配分析结果进行人工配置,如图2所示。该土骨架中细粒含量(粒径<0.075 mm)占55%,比重瓶法测得试验土样的比重为2.69 g·cm-3。试验用水均为去离子水。本试验使用四氢呋喃水合物替代甲烷水合物进行。四氢呋喃水合物在沉积物中的赋存模式相同[8],并且含四氢呋喃水合物沉积物与含甲烷水合物沉积物的应力-应变发展趋势相同[10];此外,四氢呋喃水合物沉积物合成简单、成本低、在沉积物中的分布比较均匀,因此用四氢呋喃水合物替代甲烷水合物进行是可行的。试验中使用的四氢呋喃溶液为广东省汕头市西陇科学股份有限公司提供,纯度大于99%。

图3为不同水合物饱和度含四氢呋喃水合物沉积物试样的无侧限压缩应力应变曲线。本试验的应力应变关系一共经历了四个阶段:(1)压实阶段,这一阶段的出现可能是试样制备不均匀所致,随着压缩应力的增大,应变少量增加;(2)弹性阶段,压实阶段后应力-应变曲线突变,进入了线形阶段,弹性模量E0取该阶段的斜率;(3)硬化阶段,随着应力的增大,应变塑性继续增大,但是应力应变曲线的斜率在逐渐减小,当应力增加到峰值时,硬化阶段结束,此时的应力为试样的无侧限抗压强度;(4)软化阶段,应变持续增大,但是应力开始减小,此阶段的出现与前人在低围压条件下三轴压缩试验的现象一致[14-15],并且随着水合物饱和度的增加,软化现象更为明显。试样的刚度一般可用弹性模量来表征。由图3中对弹性模量E0的定义,绘制了弹性模量E0与水合物饱和度的关系图,如图4所示。试样的弹性模量随着水合物饱和度的增大而增大,表明含四氢呋喃水合物沉积物试样的弹性模量受到水合物饱和度的影响,这与前人在砂土和砂土-高岭土混合土中的研究结果一致[16-17]。此外,40%水合物饱和度含THF水合物土的刚度是不含水合物土试样的8.65倍以上,这说明水合物能够显著增加试样的刚度。


本文编号：3053391