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天然气水合物作为21世纪潜在的能源,具有巨大的应用前景。然而其在开采过程中导致的沉积层力学性质的变化却可能引起海底滑坡等地质灾害,因而含水合物沉积物力学性质的研究受到了人们的重视。基于四氢呋喃(THF)在含水合物沉积物力学性质研究中的优势,本实验采用THF替代甲烷。利用研制的含水合物沉积物力学实验一体化装置,在砂沉积物中生成、分解THF水合物,通过时域反射技术(TDR)实时监测饱和度的变化,研究了THF水合物在沉积物中的生成、分解规律,重点开展了沉积物中水合物饱和度与力学参数相关关系的研究,并获取了围压、应变率对含水合物沉积物力学性质的影响。结合THF水合物的性质,求出了计算不同浓度THF溶液生成水合物饱和度的公式,对四种饱和度的THF水合物进行了生成、分解实验。实验表明,较高的饱和度下THF水合物生成过程中有明显的生长变缓的阶段,相比生成,THF水合物的分解要快得多,而100％饱和度THF水合物分解过程可以分为缓慢分解—快速分解两个阶段。含水合物沉积物的力学参数(峰值强度、屈服强度、弹性模量和粘聚力)在低饱和度下(＜50％)增加缓慢,而高饱和度下(≥50％)增速明显变快,水合物的生成对沉积物的内摩擦角影响并不大;在微观分布模式上,THF水合物在沉积物中的生成更接近自然界中水合物的真实情况;求出了不同围压、不同饱和度下沉积物的峰值强度计算公式。围压增大,含水合物沉积物的峰值强度与屈服强度非线性增加,破坏时间减小;低饱和度下(＜50％),沉积物的弹性模量是由围压控制的,高饱和度下(≥50％)由水合物饱和度控制。随着应变率增大,含水合物沉积物的峰值强度、屈服强度非线性增加,而弹性模量近似线性的增加,破坏时间呈幂函数减小。水合物的分解对沉积物的力学性质影响很大,水合物胶结作用的消失造成沉积物力学参数的大大降低。