常剪应力路径下含气砂土的三轴试验研究
发布时间：2020-12-16 02:07
天然气水合物(可燃冰)是21世纪最具开发前景的新型战略性替代能源,开采时极易破坏其苛刻的赋存条件而分解,诱发深海能源土(含天然气水合物的土体)斜坡失稳,导致海底滑坡。天然气水合物的分解,一方面导致分解析出的天然气存在于能源土的孔隙中,使能源土的饱和度下降,但一般不小于85%,天然气在能源土中以游离气泡的形式存在,使能源土演变为含气土;另一方面,天然气水合物的分解使能源土孔隙压力急速抬升,有效应力减小,此时深海能源土斜坡的应力状态与静力液化失稳过程可理想化为常剪应力排水(或不排水)应力路径。本文针对这两方面开展了常剪应力路径下含气砂土的三轴试验研究,以期对可燃冰的安全开采提供一些前期的试验基础。本文完成了以下主要工作:(1)提出了制备含气砂土的两种方法:一种是改进的Gas Tube法;另一种是自行设计的水气置换法。两种方法均是通过在GDS标准应力路径三轴试验系统的基础上进行升级来实现的。两种方法各有利弊,考虑课题研究时间,研究内容等各方面因素,本文暂选取第一种改进的Gas Tube方法进行试验研究。(2)总结了含气砂土三轴试验准备阶段可能出现的问题并提出了相应的解决措施,并设计了含气砂土...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
轴试样制备的方法，分别为改进的 Gas Tube 法和水气置设备既可以完成饱和土体的应力路径三轴试验，也可以气砂土的应力路径三轴试验。设备操作简单，为含气土思路。标准应力路径三轴试验系统介绍 GDS 公司生产的标准应力路径三轴试验系统是一种既可控制的三轴仪。如图 2.1 所示，试验系统主要由四部分力控制器（ADVTTS）、Bishop & Wesley 型液压应力路集板、GDSLAB 设备控制程序。GDS 标准应力路径三轴测的过程均由计算机自动完成，具有精度高，操作简便以完成常规三轴剪切试验，同时也可以进行自定义操作三轴试验。
青 岛 理 工 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文含气砂土。对于传统的 Gas Tube 法，存在以下两点问题：（1）气体体积是由气管长度决定的，很难精确控制，且气管一旦封闭，气体量便不可改变，因此制备不同饱和度的含气砂土试样需要频繁地更换气管，使试验精度降低，操作更加繁琐。（2）对于一般性砂土或剪胀性土，试验过程中反压设置 300 kPa~500 kPa较为合理[46]，而传统的 Gas Tube 法气管封口承压能力较弱，试验过程中设置反压 100 kPa，对于更高的反压，密封性能难以保证。试验证明 Gas Tube 法制备含气砂土是可行的，为了优化 Gas Tube 方法，发明了一种气体存储装置用以保持恒定的气体体积，提出了改进的 Gas Tube 法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水合物赋存模式对含水合物土力学特性的影响[J]. 颜荣涛,韦昌富,傅鑫晖,钟晓斌,肖桂元. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[2]海洋含气土工程特性研究现状[J]. 赵阳阳,刘润. 石油工程建设. 2013(01)
[3]水合物沉积物试验岩样制备及力学性质研究[J]. 李令东,程远方,孙晓杰,崔青. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(04)
[4]天然气水合物岩样三轴力学试验研究[J]. 孙晓杰,程远方,李令东,崔青,李清平. 石油钻探技术. 2012(04)
[5]水合物形成对含水合物砂土强度影响[J]. 颜荣涛,韦昌富,魏厚振,田慧会,吴二林. 岩土工程学报. 2012(07)
[6]饱和砂土三轴试验中反压设置与抗剪强度的研究[J]. 黄博,汪清静,凌道盛,丁浩,陈云敏. 岩土工程学报. 2012(07)
[7]温度和应变速率对水合物沉积物强度影响试验研究[J]. 李洋辉,宋永臣,刘卫国,于锋. 天然气勘探与开发. 2012(01)
[8]杭州湾浅层储气砂土应力路径试验研究[J]. 孔令伟,钟方杰,郭爱国,王勇. 岩土力学. 2009(08)
[9]杭州地铁储气砂土的渗气性试验研究[J]. 王勇,孔令伟,郭爱国,田湖南,秦建设. 岩土力学. 2009(03)
[10]GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法[J]. 李孝平,王世梅,李晓云,赖小玲. 灾害与防治工程. 2008(02)
博士论文
[1]含生物气非饱和软土的固结理论研究[D]. 徐浩峰.浙江大学 2011
硕士论文
[1]非饱和膨胀土强度特性试验研究[D]. 姚振兴.合肥工业大学 2015
本文编号：2919319
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
轴试样制备的方法，分别为改进的 Gas Tube 法和水气置设备既可以完成饱和土体的应力路径三轴试验，也可以气砂土的应力路径三轴试验。设备操作简单，为含气土思路。标准应力路径三轴试验系统介绍 GDS 公司生产的标准应力路径三轴试验系统是一种既可控制的三轴仪。如图 2.1 所示，试验系统主要由四部分力控制器（ADVTTS）、Bishop & Wesley 型液压应力路集板、GDSLAB 设备控制程序。GDS 标准应力路径三轴测的过程均由计算机自动完成，具有精度高，操作简便以完成常规三轴剪切试验，同时也可以进行自定义操作三轴试验。
青 岛 理 工 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文含气砂土。对于传统的 Gas Tube 法，存在以下两点问题：（1）气体体积是由气管长度决定的，很难精确控制，且气管一旦封闭，气体量便不可改变，因此制备不同饱和度的含气砂土试样需要频繁地更换气管，使试验精度降低，操作更加繁琐。（2）对于一般性砂土或剪胀性土，试验过程中反压设置 300 kPa~500 kPa较为合理[46]，而传统的 Gas Tube 法气管封口承压能力较弱，试验过程中设置反压 100 kPa，对于更高的反压，密封性能难以保证。试验证明 Gas Tube 法制备含气砂土是可行的，为了优化 Gas Tube 方法，发明了一种气体存储装置用以保持恒定的气体体积，提出了改进的 Gas Tube 法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水合物赋存模式对含水合物土力学特性的影响[J]. 颜荣涛,韦昌富,傅鑫晖,钟晓斌,肖桂元. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[2]海洋含气土工程特性研究现状[J]. 赵阳阳,刘润. 石油工程建设. 2013(01)
[3]水合物沉积物试验岩样制备及力学性质研究[J]. 李令东,程远方,孙晓杰,崔青. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(04)
[4]天然气水合物岩样三轴力学试验研究[J]. 孙晓杰,程远方,李令东,崔青,李清平. 石油钻探技术. 2012(04)
[5]水合物形成对含水合物砂土强度影响[J]. 颜荣涛,韦昌富,魏厚振,田慧会,吴二林. 岩土工程学报. 2012(07)
[6]饱和砂土三轴试验中反压设置与抗剪强度的研究[J]. 黄博,汪清静,凌道盛,丁浩,陈云敏. 岩土工程学报. 2012(07)
[7]温度和应变速率对水合物沉积物强度影响试验研究[J]. 李洋辉,宋永臣,刘卫国,于锋. 天然气勘探与开发. 2012(01)
[8]杭州湾浅层储气砂土应力路径试验研究[J]. 孔令伟,钟方杰,郭爱国,王勇. 岩土力学. 2009(08)
[9]杭州地铁储气砂土的渗气性试验研究[J]. 王勇,孔令伟,郭爱国,田湖南,秦建设. 岩土力学. 2009(03)
[10]GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法[J]. 李孝平,王世梅,李晓云,赖小玲. 灾害与防治工程. 2008(02)
博士论文
[1]含生物气非饱和软土的固结理论研究[D]. 徐浩峰.浙江大学 2011
硕士论文
[1]非饱和膨胀土强度特性试验研究[D]. 姚振兴.合肥工业大学 2015
本文编号：2919319
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