甲烷水合物及其沉积物的力学特性研究
甲烷水合物及其沉积物的力学特性研究【摘要】:作为石化燃料的潜在替代品,天然气水合物受到世界范围内越来越多的科学家的广泛关注。然而,天然气水合物开采会影响到完整的地质构造和开采工程设
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P744.4
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 1 绪论10-36
- 1.1 研究背景10-12
- 1.2 天然气水合物介绍12-14
- 1.2.1 天然气水合物的物性和结构12-13
- 1.2.2 天然气水合物的形成与分布13-14
- 1.2.3 天然气水合物的研究历史及现状14
- 1.3 天然气水合物力学特性研究进展14-26
- 1.3.1 水合物沉积层力学特性的现场调查14-15
- 1.3.2 水合物沉积物力学参数模型和数值模拟研究15-18
- 1.3.3 水合物及其沉积物力学特性实验室研究进展18-26
- 1.4 水合物力学测试实验设备及试样制备方式研究进展26-33
- 1.4.1 水合物低温高压三轴仪研究进展27-31
- 1.4.2 水合物试样的室内合成方法研究进展31-33
- 1.5 本论文的研究工作33-36
- 1.5.1 选题依据及研究意义33-34
- 1.5.2 主要研究内容34-35
- 1.5.3 主要创新点35-36
- 2 含冰甲烷水合物的力学特性研究36-53
- 2.1 实验装置与实验方法36-41
- 2.1.1 实验装置与材料36-39
- 2.1.2 实验方法与步骤39-41
- 2.1.3 实验内容41
- 2.2 含冰甲烷水合物的力学特性分析41-51
- 2.2.1 含冰甲烷水合物的应力-应变曲线特性42-44
- 2.2.2 围压和温度对含冰甲烷水合物起始屈服应变的影响44
- 2.2.3 围压和温度对含冰甲烷水合物起始屈服强度的影响44-46
- 2.2.4 围压和温度对含冰甲烷水合物起始屈服模量的影响46
- 2.2.5 围压、温度和应变速率对含冰甲烷水合物的强度的影响46-48
- 2.2.6 摩尔-库伦破坏标准分析含冰甲烷水合物的破坏强度48-50
- 2.2.7 围压、温度和应变速率对含冰甲烷水合物的变形模量的影响50-51
- 2.2.8 含冰甲烷水合物的三轴强度与变形模量的关系51
- 2.3 本章小结51-53
- 3 含冰甲烷水合物的本构关系分析53-65
- 3.1 土力学的Duncan-Chang模型53-57
- 3.2 基于Duncan-Chang模型的含冰水合物应力应变关系57-61
- 3.2.1 Duncan-Chang模型的参数a和b57-59
- 3.2.2 围压和温度对初始变形模量的影响59-60
- 3.2.3 围压和温度对极限偏应力的影响60
- 3.2.4 围压和温度对破坏比的影响60-61
- 3.3 含冰甲烷水合物修正Duncan-Chang模型61-64
- 3.4 本章小结64-65
- 4 甲烷水合物沉积物的力学特性研究65-95
- 4.1 实验装置与实验方法65-67
- 4.1.1 实验装置与材料65-66
- 4.1.2 实验方法与步骤66
- 4.1.3 实验内容66-67
- 4.2 φ60甲烷水合物沉积物的力学特性分析67-81
- 4.2.1 φ60甲烷水合物沉积物的应力-应变曲线特性68-70
- 4.2.2 围压、温度和应变速率对φ60沉积物起始屈服应变的影响70-72
- 4.2.3 围压、温度和应变速率对φ60沉积物起始屈服强度的影响72-74
- 4.2.4 围压、温度和应变速率对φ60沉积物起始屈服模量的影响74-75
- 4.2.5 围压、温度和应变速率对φ60沉积物强度的影响75-79
- 4.2.6 摩尔-库伦破坏标准分析φ60沉积物的破坏强度79-81
- 4.3 不同孔隙度下甲烷水合物沉积物的力学特性分析81-93
- 4.3.1 不同孔隙度下沉积物的应力-应变曲线特性81-84
- 4.3.2 围压、温度和应变速率对不同孔隙度沉积物起始屈服应变影响84-85
- 4.3.3 围压、温度和应变速率对不同孔隙度沉积物起始屈服强度影响85-87
- 4.3.4 围压、温度和应变速率对不同孔隙度沉积物起始屈服模量影响87-88
- 4.3.5 围压、温度和应变速率对不同孔隙度沉积物强度的影响88-91
- 4.3.6 摩尔-库伦破坏标准分析不同孔隙度下沉积物的破坏强度91-93
- 4.4 本章小结93-95
- 5 甲烷水合物沉积物的本构关系分析95-110
- 5.1 φ60甲烷水合物沉积物本构关系95-102
- 5.1.1 基于Duncan-Chang模型的甲烷水合物沉积物本构关系95-96
- 5.1.2 与温度和围压相关的甲烷水合物沉积物本构关系96-99
- 5.1.3 与应变速率和围压相关的甲烷水合物沉积物本构关系99-102
- 5.2 不同孔隙度下的甲烷水合物沉积物的本构关系102-108
- 5.2.1 与孔隙度和围压相关的甲烷水合物沉积物本构关系102-105
- 5.2.2 与孔隙度和应变速率相关的甲烷水合物沉积物本构关系105-108
- 5.3 本章小结108-110
- 6 结论与建议110-113
- 6.1 结论110-112
- 6.2 建议112-113
- 参考文献113-120
- 攻读博士学位期间发表学术论文情况120-122
- 致谢122-123
- 作者简介123-124
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