盐分对含二氧化碳水合物泥质粉细砂力学特性的影响规律

作者：周远; 韦昌富; 陈盼; 周家作

来源：天然气工业, 2022, 42(10): 139-149.

DOI：10.3787/j.issn.1000-0976.2022.10.014

• 三轴剪切
• 抗剪强度
• 盐分
• 二氧化碳
• 相平衡
• 含水合物土
• 水合物饱和度
• 未合水含量

影响含水合物沉积物力学性质的因素较多，深海海床地层处于含盐环境，而目前盐分变化对含水合物沉积物力学性质的影响报道较少，其规律尚未厘清。为此，通过含不同浓度氯化钠盐溶液试样制备含二氧化碳水合物泥质粉细砂土，并在不同围压条件下进行三轴剪切试验，揭示了盐分对应力—应变关系、强度、刚度、剪胀性的影响规律。研究结果表明：(1)盐分使含水合物土的相平衡线发生偏移，在相同初始含水率下，盐分导致土中水合物饱和度降低，未合水含量增加；(2)合成相同水合物饱和度，含盐分水合物土的初始含水率要高于不含盐分水合物土，导致含盐分水合物土的抗剪强度低于不含盐分水合物土；(3)盐分对含水合物土的黏聚力有较大影响，随着水合物饱和度的增加，含盐水合物土的黏聚力略有增加，而不含盐水合物土的黏聚力明显增加。结论认为：(1)盐分对含水合物泥质粉细砂抗剪强度特性的影响是通过改变未合水含量产生的，未合水越多，土的强度越低，割线模量越小，剪胀性越不明显；(2)含水合物土的强度特性不仅与水合物的饱和度有关，还与未合水含量密切相关，传统上仅考虑水合物饱和度对含水合物土抗剪强度的影响，不能准确描述物理—化学作用下含水合物土强度特性的演化。

• 单位
  中国科学院武汉岩土力学研究所; 中国科学院大学; 岩土力学与工程国家重点实验室