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含水合物土的单轴压缩特性及电阻率的研究

2020-12-08阅读(430)

含水合物土的单轴压缩特性及电阻率的研究

论文摘要

天然气水合物主要赋存于海底沉积物中,具有能量密度高、规模大、资源量大、埋藏浅、清洁等特点,被喻为二十一世纪最具有开发前景的战略新型能源。同时,由于天然气水合物需要严格的赋存环境,使得其开采问题也成为一个世界性的热点和难点,开采不当可导致严重的环境、地质问题,因此了解含水合物沉积物的力学特性对其开采的稳定性显得尤为重要。电阻率法能够高效便捷的反映含天然气水合物沉积物的相关特性,若能将其应用于水合物的工程实践中,将产生巨大的经济效应。因此,本文主要探究水合物饱和度对含水合物试样力学特性的影响及水合物生成过程中的电阻率变化。本文以粉土、厦门标准砂、自配的模拟南海沉积土三种土体分别与四氢呋喃溶液混合形成的含四氢呋喃水合物试样为研究对象,采用压实法制备三轴试样,利用冰柜对试样进行诱导形成四氢呋喃水合物,通过低温环境下的特殊无侧限压缩试验以及电阻率观测试验,探讨了不同土体、不同水合物饱和度、不同试样控制干密度对其无侧限抗压强度的影响规律,同时探究四氢呋喃水合物生成前后试样电阻率的变化规律。研究发现:(1)在相同的干密度下,三种土体压制而成的含四氢呋喃水合物试样的无侧限抗压强度随着水合物饱和度的升高而增加,原因是颗粒间的胶结作用会影响试样的强度,随着水合物饱和度的升高,孔隙中生成的水合物晶体增多,水合物颗粒间的胶结作用更为明显。(2)在相同水合物饱和度下,三种土体压制而成的含四氢呋喃水合物试样的无侧限抗压强度随着控制干密度的提高而得到了加强,这是因为控制干密度直接影响了试样的致密性,密实度随着干密度的增加而增大。(3)在试样干密度和水合物饱和度均相同的情况下,含四氢呋喃水合物试样的无侧限抗压强度由于试样土质的不同而变化,无侧限抗压强度顺序为:厦门标准砂>模拟南海沉积土>粉土。(4)含四氢呋喃水合物的粉土试样的电阻率随着控制干密度增加而降低;原因是干密度越大,孔隙越小,水合物晶体颗粒间连接得更为紧密,使得其电阻率降低。(5)随着试样中四氢呋喃水合物的生成,其电阻率逐渐增大,并在24小时的时候达到最大值,此时四氢呋喃水合物基本完全形成。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 研究背景与意义
  •   1.2 研究现状与存在问题
  •     1.2.1 国内外研究现状
  •       1.2.1.1 含天然气水合物土力学特性
  •       1.2.1.2 水合物形成过程中电阻率变化研究
  •   1.3 研究内容与技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  • 第2章 试验材料与试验仪器
  •   2.1 试验材料
  •     2.1.1 土样的选取与基本性质
  •     2.1.2 四氢呋喃溶液的配制
  •   2.2 试验仪器
  • 第3章 含四氢呋喃水合物试样的无侧限抗压试验
  •   3.1 试验方案和试样制备
  •     3.1.1 试验方案
  •       3.1.1.1 试验仪器
  •       3.1.1.2 试验仪器修正
  •       3.1.1.3 试验平衡条件
  •       3.1.1.4 试样压制方法的选择
  •     3.1.2 试样的制备及试验方法
  •   3.2 不同水合物饱和度对四氢呋喃水合物强度特性的影响
  •     3.2.1 无侧限抗压强度的计算
  •     3.2.2 无侧限压缩试验结果
  •   3.3 不同控制干密度对含四氢呋喃水合物试样强度特性的影响
  •     3.3.1 含四氢呋喃水合物粉土样的试验结果
  •     3.3.2 含四氢呋喃水合物南海沉积土样的试验结果
  •     3.3.3 含四氢呋喃水合物砂土样的试验结果
  •   3.4 不同土体对四氢呋喃水合物强度特性的影响
  •     3.4.1 干密度为1.4 的试验结果
  •     3.4.2 干密度为1.5 的试验结果
  •     3.4.3 干密度为1.6 的试验结果
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 电阻率的试验研究方法
  •   4.1 电阻率的研究模型
  •   4.2 电阻率的影响因素
  •     4.2.1 土颗粒的影响
  •     4.2.2 含水率
  •     4.2.3 饱和度
  •     4.2.4 孔隙液体的成分
  •     4.2.5 土体结构特征
  •     4.2.6 环境温度
  •   4.3 电阻率的测试原理及测试方法
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 四氢呋喃水合物生成过程中的电阻率变化试验
  •   5.1 试验方案和试样制备
  •   5.2 试验结果与分析
  •     5.2.1 含四氢呋喃水合物砂土样和自配土样的试验结果
  •     5.2.2 含四氢呋喃水合物粉土样的试验结果
  •   5.3 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 个人简历、申请学位期间发表的论文
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 李杨

    导师: 颜荣涛

    关键词: 粉土,模拟南海沉积土,四氢呋喃水合物,电阻率,单轴压缩

    来源: 桂林理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 地质学,地球物理学,石油天然气工业,矿业工程

    单位: 桂林理工大学

    分类号: P631.3;TE37

    DOI: 10.27050/d.cnki.gglgc.2019.000361

    总页数: 58

    文件大小: 2209K

    下载量: 35

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