不排水条件下可燃冰分解对海底边坡稳定性的影响

发布时间：2021-11-19 03:22

　　近年来,可燃冰受到学界的广泛关注:一方面,可燃冰可以作为潜在的新型能源;另一方面,海底边坡中可燃冰的分解是引发海底地质灾害的重要原因.可燃冰分解将产生大量甲烷气体,当含可燃冰土层位于两个透水性较差的土层中间时,孔隙水和气体将无法与外界发生交换,可燃冰的分解过程可以看作不排水（气）过程.此时,沉积物中孔压升高,有效应力减小,抗剪强度下降,当含可燃冰土层位于边坡坡底附近时,边坡将更易沿可燃冰土层发生滑动破坏.因此,可燃冰分解将对海底边坡的不排水开挖造成不利影响.本文基于理想气体状态方程和摩尔库伦模型,提出了一种在任意应力状态下可燃冰分解的数值模拟方法,并在有限差分软件FLAC3D中实现该方法,进而从土单元层面将数值模拟结果和理论推导结果进行了对比,两者基本吻合.最后,本文利用该方法分析了可燃冰分解对海底边坡稳定性的影响,模拟了可燃冰不分解条件下直接进行不排水开挖、以及可燃冰分解后再进行不排水开挖.模拟结果显示,可燃冰分解会导致海底边坡在不排水开挖时发生失稳. 

【文章来源】：天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2019,52(S1)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
1 数值模拟方法
    1.1 模拟可燃冰分解
        1.1.1 第k步分解的孔压升高值的计算
        1.1.2 约束土体变形时的应力状态
        1.1.3 放松约束后的变形计算
    1.2 模拟含已分解甲烷气体土体的剪切
    1.3 气水混合物孔隙流体模量的计算
2 理论计算方法与标定
    2.1 理论计算方法
    2.2 土单元标定
3 海底边坡模拟
    3.1 模型建立
    3.2 模拟结果
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]超孔压对海底能源土斜坡稳定性影响的探讨与分析[J]. 于桂林,孔亮,马云.  青岛理工大学学报. 2017(01)
[2]与天然气水合物分解有关的海底滑坡和气候突变事件[J]. 倪玉根,夏真,马胜中.  南海地质研究. 2013(00)
[3]纯水合物力学性质研究进展[J]. 余义兵,宁伏龙,蒋国盛,张凌.  力学进展. 2012(03)
[4]海洋沉积物中的天然气水合物与海底滑坡[J]. 甘华阳,王家生,胡高韦.  防灾减灾工程学报. 2004(02)



本文编号：3504184