含甲烷水合物松散沉积物的力学特性

通过含甲烷水合物松散沉积物三轴测试,首次基于临界状态原理探讨水合物沉积物发生应变软化、硬化破坏形式的机制,重点分析各强度参数变化规律及其对破坏模式的敏感性。结果表明:三轴剪切试验过程中沉积物破坏模式受有效围压、水合物饱和度等因素共同控制;破坏模式对峰值强度、起始屈服强度、起始屈服模量、内聚力、内摩擦角等参数的影响较小;不同破坏模式条件下水合物沉积物切线模量、峰值剪切模量等参数变化规律完全不同,其计算模型须在不同破坏模式框架内分别分析,而不能忽略破坏模式的影响建立笼统的水合物沉积物强度参数计算模型。     

含甲烷水合物松散沉积物超声波性质的实验研究

实验模拟海域含天然气水合物松散沉积物,并测量其声学性质变化规律,以期为天然气水合物地震勘探和资源评价提供科学依据。采用一套改进的水合物超声波速度测量装置,根据反应釜内部气体压力的变化,连续监测实验过程中甲烷水合物饱和度的变化,获得被水完全饱和的松散沉积物中甲烷水合物饱和度与声波速度的关系。模拟南海神狐海域SH-7钻孔的HY-3样品,进行多个轮次的甲烷水合物形成-分解实验,实测纵、横波的速度均落在水合物非胶结曲线与胶结曲线之间,表明甲烷水合物在沉积物孔隙中同时存在胶结和非胶结多种赋存形式,在分解和合成过程中均以呈悬浮状或作为支撑颗粒的水合物优先,但少量起胶结作用的水合物始终存在,并对沉积物声学性质有明显的提升作用。     

基于热力学方法的甲烷水合物沉积物本构模型

甲烷水合物沉积物的力学特性研究尚处于起步阶段,较系统的试验数据仍然不够充分,能够描述甲烷水合物沉积物力学特性的本构模型也不多.基于热力学原理和临界状态的概念的本构模型,可以自动满足热力学定律,其流动法则和屈服函数都可以很自然地从耗散函数中导出.首先介绍了基于热力学方法的甲烷水合物沉积物本构模型,并利用已有的甲烷水合物沉积物的三轴试验数据对模型进行了验证,进一步地应用该模型分析应力间距比对甲烷水合物沉积物力学特性的影响,强调应力间距比和屈服面形状在模型构造中的重要性.模型参数分析表明,应力间距比对甲烷水合物沉积物排水和不排水应力-应变关系、有效应力路径以及剪胀关系都有明显的影响.     

甘孜地区高填方回填土三轴试验研究

对甘孜地区非饱和高填方回填土(灰岩碎石土、全风化变质砂岩、粉质粘土)进行三轴不固结不排水试验研究,对不同压实度、不同含水量、不同围压下试样的破坏形态、破坏点轴向应变、应力应变关系、残余强度、抗剪强度指标等进行对比分析。试验结果表明:试样破坏形式与含水率和围压有关,含水率越高,围压越大越容易出现鼓胀破坏、越不容易出现剪切面;破坏点轴向应变与含水率和围压大小有关;分析三种土的粘聚力和内摩擦角随含水率的变化趋势发现甘孜地区粉质粘土遇水稳定性最差,灰岩碎石土遇水稳定性最好。     

低饱和度含瓦斯水合物突出煤体三轴压缩实验研究

为探索防治煤与瓦斯突出的有效途径,利用自主研制的含瓦斯水合固化-三轴力学压缩一体化装置,开展低饱和度含瓦斯水合物突出煤体三轴压缩实验,研究不同围压下低饱和度含瓦斯水合物突出煤体应力-应变关系。结果表明:不同围压下,低饱和度含瓦斯水合物突出煤体应力-应变曲线为软化型,其峰值强度随围压增加而增加;通过摩尔库伦强度准则,计算低饱和度含瓦斯水合物突出煤体黏聚力和内摩擦角。两者均低于高饱和度条件该参数数值,可见饱和度对含瓦斯水合物突出煤体强度影响较大。     

常规三轴试验数据处理的电子表格法

常规三轴试验是岩土工程中最为重要的试验之一.由于三轴试验数据较多,在处理过程中采用作图法,试验结果受人为因素的影响很大.本文采用Excel对试验结果进行记录和处理,通过Excel的线性拟合函数直接求得三轴试验的抗剪强度指标,并利用Excel内置的VBA语言编写程序绘制莫尔圆.该方法简单,直观,便于操作,对三轴试验的数据处理具有参考价值.     

岩石三轴实验中的应力路径与应力应变分析

通过对砂岩、大理岩、角砾大理岩三轴实验中应力路径与应力-应变分析,揭示了在各种试验应力环境中大多数岩样的最大主应力方向的应变为最大;保持围压快速卸荷轴压时出现了-ε1,及与围压无关的岩石弹性泊松比等现象.建议采用以LVDT控制模式保持轴向位移方式下卸围压来模拟人工开挖工程引起的隧道围岩应力重新分布现象.     

聚苯乙烯轻质混合土三轴压缩试验研究

对不同水泥掺入比、不同密度和不同龄期的聚苯乙烯轻质混合土,进行不固结不排水和固结不排水常规三轴压缩试验,以研究聚苯乙烯轻质混合土应力应变特性的变化规律和抗剪强度指标的确定方法．试验结果表明,水泥掺入比、密度和龄期,对不固结不排水和固结不排水三轴压缩试验的应力应变特性和抗剪强度指标c,φ的大小有不同程度的影响。     

三轴固结排水剪切试验结果对残积土边坡稳定的影响分析

本文简要介绍了残积土边坡滑动变形特点和地质分布特征,分析了残积土的强度特性。由残积土的强度指标和三轴固结排水剪切试验结果,根据边坡残积土的沉积固结特征,确定了现存边坡的稳定性所取用的残积土强度参数。分析边坡残积土的应力一应变特性,对残积土边坡稳定的影响。     

对多级加荷三轴固结不排水剪切试验应用的探讨

通过单样CU三轴试验和多样CU三轴试验、分析，探讨了控制屈服应变和固结排水时间对土抗剪强度的影响．试验结果表明，对于多级加荷试验，第一级控制应变应相对较大，第二级控制应变应稍大，第三级应变应稍小；同时初步得出多级加荷试验下第一级固结度对抗剪强度影响较大的结论．     

土体侧向变形性状的真三轴试验研究

对标准砂和风干粘土的击实试样进行了真三轴应力应变关系试验研究，发现当某一方向给土体施加力应力增量而其侧向应力保持不变时，侧向变形未必都是膨胀的，也有可能是压缩的，即泊松比未比总是正值，而有时可能为负，这是一个值得重视的有异于经典力学理论的现象，本文研究了这一现象出现的规律，并从机理上分析了其发生的必然性和存在的条件。     

Span20促进甲烷水合物生成的实验研究

在已有的天然气水合物储气实验台上,利用带磁力搅拌的141 mL高压反应釜,采用定压法,在温度为(274.15±0.10)K、压力为(8.30±0.10)MPa的条件下,从诱导时间、生成速率和储气密度等方面研究了非离子表面活性剂失水山梨醇单月桂酸酯(Span20)的质量分数为0～3%范围内对甲烷水合物生成的影响.结果发现:Span20的质量分数为0.2%时诱导时间最短,为53～167 min;在0.4%时的生成速率最大,是纯水的10倍以上,同时其储气密度V/V0最大,达到145.2.通过分析Span20的分子结构,对表面活性剂促进甲烷水合物形成机理进行了研究,认为可能是Span20分子中带有2个羟基的类四氢呋喃结构的诱导作用以及假六元环的模板作用共同促进了甲烷水合物的形成.     

城市固体废弃物大直径三轴压缩试验研究

参照杭州天子岭填埋场城市固体废弃物（MSW）的主要成分，人工配制MSW试样，利用大型三轴剪力仪进行固结排水剪试验，研究MSW的剪切强度特性．由于MSW内部孔隙很大，导致固结过程中体变量非常大，固结时的体变与轴向应变基本成直线关系；当轴向应变达到15％时，剪切强度还在继续增长，MSW的应力应变关系表现为加工硬化型．破坏应变取值不同，MSW的强度参数c和φ差别很大．通过对比发现，现场静力触探试验得到的强度参数与室内大三轴试验破坏应变取为10％时得到的强度参数c和φ比较接近．     

冻结壁三轴流变试验台座的研制

本文介绍了国内首次研制成功的冻结壁三轴流变试验台座,该装置是为了配合国家”七五”科技攻关项目”冻结壁强度及其参数研究”而研制的。文中介绍了台座的研制意义及其结构、相似准则方程的应用、使用的方法以及台座独特的控温、控压技术。     

饱和细砂液化势动三轴试验研究

介绍了振动三轴试验判定饱和砂土液化势的试验分析过程.动三轴试验判定液化势属于试验—分析法,即以室内液化试验和土体地震反应分析结果为依据进行判定,其可靠性取决于室内液化试验和土体地震反应分析结果的可信程度.动三轴试验仪器设备结构比其它动力特性试验方法简单,易于操作,是室内判定饱和砂土液化势的比较普遍的方法.     

加筋尾细砂三轴压缩试验研究

分别对含筋层数为1、2、4层的尾矿细砂进行三轴压缩试验.2层以下加筋时,土工织物对尾矿砂的横向变形约束作用较小,尾细砂均表现为剪切破坏特征;在2到4层增强时,尾细砂表现为拉应力破坏特征;拉破坏条件下和剪切滑移破坏条件下,均发现加筋后的尾矿,内聚力随加筋层数非线性增大,而内摩擦角基本不变.定义了增强效果系数,层数与该系数呈非线性关系.轴向应变小于5%～8%时,尾矿砂处于弹性变形阶段,轴向应变大于8%时,出现弹塑性耦合变形.     

甲烷水合物(可燃冰)结构-I的分子间势能的量子化学研究

采用H artree-Fork,4种DFT(BLYP,B3LYP,M PW 1PW 91,SVWN 5)和M P2方法研究了甲烷水合物结构-I的氢键和范德华能.甲烷分子取HF/6-31G(d,p)优化构型,水分子选用ST 2模型.水分子间的氢键能Ehb(l)和甲烷-水分子间的范德华能EvdW(l)作为正十二面体边长l的函数,用HF/6-31G(d,p)和4种DFT方法做计算,保持水分子和甲烷分子的构型不变,在几个关键点上选用M P2方法做了计算.计算中选用6-31G(d,p)基组,分别用完全平衡校正和不完全校正法进行校正,这两种方法给出了基组重叠误差(BSSE)的上限和下限.DFT/B3LYP方法计算的氧-氧距离RO-O=0.280 nm和碳-氧距离RC-O=0.392 nm最接近于实验值0.282 nm和0.395 nm.所有计算方法(HF,DFT,M P2)都表明,甲烷水合物结构-I是一个由超强氢键(30~36 kJ/m o l)组成的稳定结构,其氢键能远大于水分子二聚体和冰I4晶格中的氢键能((-22.6±2.9)kJ/m o l和(-21.7±0.5)kJ/m o l).这些数据为气体水合物的Lennand-Jones和K ihara势能函数提供了基本参数,可用于气体水合物的分子动力学模拟.