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不排水條件下可燃冰分解對海底邊坡穩(wěn)定性的影響

發(fā)布時間:2021-11-19 03:22
  近年來,可燃冰受到學(xué)界的廣泛關(guān)注:一方面,可燃冰可以作為潛在的新型能源;另一方面,海底邊坡中可燃冰的分解是引發(fā)海底地質(zhì)災(zāi)害的重要原因.可燃冰分解將產(chǎn)生大量甲烷氣體,當(dāng)含可燃冰土層位于兩個透水性較差的土層中間時,孔隙水和氣體將無法與外界發(fā)生交換,可燃冰的分解過程可以看作不排水(氣)過程.此時,沉積物中孔壓升高,有效應(yīng)力減小,抗剪強(qiáng)度下降,當(dāng)含可燃冰土層位于邊坡坡底附近時,邊坡將更易沿可燃冰土層發(fā)生滑動破壞.因此,可燃冰分解將對海底邊坡的不排水開挖造成不利影響.本文基于理想氣體狀態(tài)方程和摩爾庫倫模型,提出了一種在任意應(yīng)力狀態(tài)下可燃冰分解的數(shù)值模擬方法,并在有限差分軟件FLAC3D中實(shí)現(xiàn)該方法,進(jìn)而從土單元層面將數(shù)值模擬結(jié)果和理論推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行了對比,兩者基本吻合.最后,本文利用該方法分析了可燃冰分解對海底邊坡穩(wěn)定性的影響,模擬了可燃冰不分解條件下直接進(jìn)行不排水開挖、以及可燃冰分解后再進(jìn)行不排水開挖.模擬結(jié)果顯示,可燃冰分解會導(dǎo)致海底邊坡在不排水開挖時發(fā)生失穩(wěn). 

【文章來源】:天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2019,52(S1)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】:7 頁

【文章目錄】:
1 數(shù)值模擬方法
    1.1 模擬可燃冰分解
        1.1.1 第k步分解的孔壓升高值的計(jì)算
        1.1.2 約束土體變形時的應(yīng)力狀態(tài)
        1.1.3 放松約束后的變形計(jì)算
    1.2 模擬含已分解甲烷氣體土體的剪切
    1.3 氣水混合物孔隙流體模量的計(jì)算
2 理論計(jì)算方法與標(biāo)定
    2.1 理論計(jì)算方法
    2.2 土單元標(biāo)定
3 海底邊坡模擬
    3.1 模型建立
    3.2 模擬結(jié)果
4 結(jié)論


【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]超孔壓對海底能源土斜坡穩(wěn)定性影響的探討與分析[J]. 于桂林,孔亮,馬云.  青島理工大學(xué)學(xué)報. 2017(01)
[2]與天然氣水合物分解有關(guān)的海底滑坡和氣候突變事件[J]. 倪玉根,夏真,馬勝中.  南海地質(zhì)研究. 2013(00)
[3]純水合物力學(xué)性質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 余義兵,寧伏龍,蔣國盛,張凌.  力學(xué)進(jìn)展. 2012(03)
[4]海洋沉積物中的天然氣水合物與海底滑坡[J]. 甘華陽,王家生,胡高韋.  防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報. 2004(02)



本文編號:3504184

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