三维离散元单轴试验模拟甲烷水合物宏观三轴强度特性-论文.pdf

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1、第35卷第9期岩土力学Vl0l-35NO．92014年9月RockandSoilMechanicsSep．2014文章编号：1000-7598(2014)09-2692-10三维离散元单轴试验模拟甲烷水合物宏观三轴强度特性蒋明镜，2一，贺洁，(1．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092；2．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海2000923．同济大学地下建筑与工程系，上海200092)摘要：填充型水合物的砂性能源土试样可视为特殊的散粒体材料，即砂粒和水合物颗粒混合物，具有明显的非连续特征。为研究填充型

2、水合物的能源土力学特性，初步探索了甲烷水合物在不同温度、反压条件下加荷模式的离散元模拟方法。离散元模拟中，将水合物块体视为由大量颗粒通过强胶结作用凝聚而成的整体，室内试验中的内部孔隙水压作用转化为水合物颗粒间的胶结力，故需要合理确定颗粒间胶结模型参数来实现反压的影响作用。通过参数反演建立了宏观强度、刚度参数与平行胶结模型的微观胶结参数问的宏、微观关系，基于已有室内甲烷水合物三轴试验资料，确定了给定温度和反压条件下的微观胶结参数取值，随后进行离散元单轴压缩试验。离散元单轴压缩试验模拟获得的水合物强度特性，与室内三轴试验结果符

3、合较好；通过建立的宏、微观参数间的关系，实现了不同温度、反压下的水合物加荷模式的模拟。为进一步提出深海能源土离散元数值试验成样方法一孔隙填充水合物生成技术，形成含填充型水合物的能源土试样，研究其力学和变形特性奠定基础。关键词：甲烷水合物；离散单元法；参数反演；胶结模型；单轴压缩试验；三轴压缩试验中图分类号：TU411文献标识码：AThree—dimensionaldistinctelementsimulationofmacrotriaxialcompressionalstrengthcharacteristicsofmet

4、hanehydratethroughuniaxialcompressionaltestJIANGMing-jing'一．HEJie，'(1．StateKeyLaboratoryofDisasterReductioninCivilEngineering，TongjiUniversity,Shanghai200092，China；2．KeyLaboratoryofGeotechnicalandUndergroundEngineeringofMinistryofEducation，TonejiUniversity,Shangha

5、i200092，China；3．DepartmentofGeotechnicalEngineering，TongiiUniversity,Shanghai200092，China；)Abstract：Marinesandysedimentscontainingpore—fillingtypemethanehydrateparticlescanbeconsideredasaclassofspecialgranularmaterialswhichpresentapparentdiscontinuitycharacteristi

6、cs．InordertOinvestigatethemechanicalcharacteristicsofmethanehydrate—bearingsediment(MHBS)，thepaperpreliminarilyexploresthesimulationmethodabouttheloadmodeofmethanehydrateunderthedifferenttemperaturesandconfiningpressures．Tonumericallysimulatesuchmaterials，thedisti

7、nctelementmethod(DEM)canbeusedbymodelingmethanehydrateparticlesasgroupsofspherescementedtogetherandfilledintotheporesofsoilskeleton．111ebackpressureisconvertedintointer-particlecementation．anditisrationaltochooseappropriateparametersofinter-particlebondmodeltoreal

8、izetheroleofbackpressure．Themacro-microparameterrelationamongmacro—strength．macro-stiffnessparameters，microscopiccementationstrengthandstiffnessparamete