【摘 要】
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深海天然气水合物是一种储量巨大的清洁能源,如能成功商采,将对改善我国以煤为主的能源消费结构产生深远影响,意义重大。然而深海水合物在开采扰动下容易发生不可控的分解,严
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深海天然气水合物是一种储量巨大的清洁能源,如能成功商采,将对改善我国以煤为主的能源消费结构产生深远影响,意义重大。然而深海水合物在开采扰动下容易发生不可控的分解,严重时诱发海底滑坡、甚至海洋平台倒塌等重大灾害。适应深海工程环境的水合物合成、分解过程动态监控技术是实现灾害预警和科学防控的关键基础,相关研究亟待开展。在已有的冻土空心圆柱试验系统研制基础上,考虑深海砂质沉积物K0固结→保压降温→气体渗透的原位工程应力路径,采取控制通气方向沿薄壁空心圆柱径向的策略以缩短气体渗透路径和增加气体与沉积物接触面积,研制气体流量、压力控制系统,最终形成适应水平气体渗透环境的深海水合物试验系统,并建立相应试验方法。选择标准砂作为沉积物,选择CO2作为气源,首次室内水平气体渗透环境中模拟原位条件合成了CO2水合物。砂质沉积物中水合物形成诱发的声发射信号属于典型的相变主导的局部瞬态事件。随水合物不断生成,声发射信号出现阶段性提高,水合物赋存范围不断扩大;相对于砂质沉积物,水合物生成时AE幅度提升超30%,AE能量和持续时间增长近一倍;水合物的存在明显改善了沉积物粘塑性质,提高了沉积物强度,但是围压剪切过程中受砂颗粒咬合和破碎影响,声发射信号强度明显高于水合物生成过程,同时受水合物“润滑”和“缓冲”作用,含水合物沉积物在三轴剪切过程激发的AE能量和幅度较不含水合物沉积物分别降低了近30%和14%。砂质沉积物中水合物生成伴生的声发射特征研究将为发展深海水合物动态监测技术提供科学依据。该论文有图142幅,表9个,参考文献74篇
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