水合物分解导致土层不稳定性离心机模拟实验研究

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• 作者：张旭辉杨江平鲁晓兵赵京王爱兰王淑云石要红夏真梁前勇刘文涛
• 会议时间：2015-12-09
• 关键词：海底资源 ; 天然气水合物 ; 土层不稳定性 ; 土工离心机 ; 动力学
• 作者单位：张旭辉,鲁晓兵,赵京,王爱兰,王淑云(中国科学院力学研究所,北京,100190)杨江平,石要红,夏真,梁前勇,刘文涛(中国地质调查局广州海洋地质调查局,广州,510075)
• 母体文献：2015年“海洋地质、矿山资源与环境”学术研讨会论文集
• 会议名称：2015年“海洋地质、矿山资源与环境”学术研讨会
• 会议地点：广州
• 主办单位：中国地质学会
• 语种：chi
• 分类号：P73;TE2

摘要

天然气水合物(以下简称水合物)是我国的战略能源.但水合物分解可引起土层软化和超静孔隙流体压力的形成,从而导致局部钻探与开采井筒的失稳,甚至大范围的海底滑坡等地质灾害,严重威胁深海安全.同时水合物分解导致的土层不稳定性又是一个多时间尺度多空间尺度的新的科学问题.本文以我国南海浅表层粉土为实验介质,利用土工离心机模拟了100g条件下土层不稳定性动力学演化的过程、基本现象和基本数据.实验发现:水合物分解过程中,上覆土层发生明显沉降,坡顶出现裂缝;上覆土层上方的水层明显增加土层的压缩沉降,而坡脚存在自由面使得土层间滑动显著增加.水合物分解后土层软化与超静孔隙压力的形成是这些现象产生的主要机制.这些研究数据将为水合物分解导致土层不稳定性评价提供参考依据.