南海两种特殊地质沉积物中结构物的稳定性研究

<p style="text-indent: 24pt; margin: 0cm 0cm 0pt" class="MsoNormal"><span style="font-family: 宋体"><font size="3">我国南海海域广泛分布着钙质砂及天然气水合物地层。钙质砂是特殊的海源土，具有高孔隙、易破碎、易胶结的特性；天然气水合物分解将造成地基强度和其中结构物承载力的大幅降低。随着我国油气开采逐渐向南海深海扩展，这两种地基中结构物的稳定性是必须要解决的问题。本文分别针对这两种地层中的结构物承载力和稳定性进行了研究。首先对钙质砂基本力学性质、以及钙质砂地基中桶形基础在波浪荷载下的承载特性进行了实验研究；然后对水合物沉积物的力学性质进行了实验研究，并对天然气水合物分解引起的地层沉陷及海底管道的稳定性进行了数值方面的研究。</font></span></p><p style="text-indent: 24pt; margin: 0cm 0cm 0pt" class="MsoNormal"><span style="font-family: 宋体"><font size="3">针对钙质砂力学性质实验，首先在实验室中分别采用一定比例的石膏粉、方解石粉以及硅酸盐水泥对钙质砂进行胶结，然后进行力学性质并与非胶结情况的结果进行对比。结果表明，石膏粉及方解石粉对于钙质砂的固结排水强度影响不大；硅酸盐水泥的含量提高对钙质砂的强度以及变形模量都有很大的提高。</font></span></p><p style="text-indent: 24pt; margin: 0cm 0cm 0pt" class="MsoNormal"><span style="font-family: 宋体"><font size="3">钙质砂地基中桶形基础在循环荷载（模拟波浪载荷）下的试验结果表明：水平动循环荷载下，桶周围土体发生塑性变形，形成坡角约为</font></span><span><span style="position: relative; top: 3pt"><font face="Times New Roman"><font size="3"> </font></font></span></span><span style="font-family: 宋体"><font size="3">的沉陷区域，桶在没有压重的情况下向上移动，土体反力有较大幅度的降低。荷载幅值、频率、压重、桶长径比、地基材料参数等是桶形基础动态响应主要参数。</font></span></p><p style="text-indent: 24pt; margin: 0cm 0cm 0pt" class="MsoNormal"><font size="3"><span style="font-family: 宋体">在实验室内利用四氢呋喃水合物沉积物研究了水合物分解前后沉积物的参数变化。结果表明：水合物的存在对土骨架具有粘聚及增强咬合的作用，它的分解将导致沉积物变形模量及强度的大幅降低。利用商用软件</span><span><font face="Times New Roman">ABAQUS</font></span><span style="font-family: 宋体">研究了输油管道穿过水合物层时，水合物分解引起的地层及管道位移变化。结果表明：分解半径的增加将使管道位移增加；但当分解半径超过水合物层深度时，分解半径的增加对管道及土体的变形不明显；分解后地层参数变化越大，引起的变形也越大；有覆盖层时地层沉陷更加明显。</span></font></p><p style="text-indent: 24pt; margin: 0cm 0cm 0pt" class="MsoNormal"><span style="font-family: 宋体"><font size="3">今后在钙质砂研究方面，应找到更合适的能反应实际的胶结方法，并进行大尺度的实验；在水合物引起的结构物稳定性方面，应获得更准确的水合物分解前后的力学参数，然后考虑热－渗流－岩土骨架－结构物的耦合作用。</font></span></p>