理论教育 盐岩蠕变特性概述:储库原位溶浸建造理论与技术

盐岩蠕变特性概述:储库原位溶浸建造理论与技术

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3-22典型盐岩蠕变曲线盐岩储库设计要求其使用寿命通常都在20年左右或者更长,因此盐岩在长时间、高载荷作用下的力学特性也备受关注。大量试验[42-45]表明:与其他岩石类似,盐岩的蠕变也包括初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个阶段,如图3-22所示。蠕变与应力、温度及时间等众多因素有关,在盐岩蠕变的基本特性的基础上,许多学者针对不同的影响因素,进行了不同条件下盐岩蠕变特性的研究。

盐岩蠕变特性概述:储库原位溶浸建造理论与技术

图3-22 典型盐岩蠕变曲线

盐岩储库设计要求其使用寿命通常都在20年左右或者更长,因此盐岩在长时间、高载荷作用下的力学特性也备受关注。大量试验[42-45]表明:与其他岩石类似,盐岩的蠕变也包括初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个阶段,如图3-22所示。初始蠕变阶段中,其初始蠕变速率较大,但随着时间的增加会逐渐降低,且该阶段时间相对较短;稳态蠕变阶段的蠕变速率相对稳定,可近似为一条直线,且该阶段时间相对较长;进入加速蠕变阶段后,其蠕变速率明显增大直至破坏。由于保持试件不被破坏才有实际的工程价值,因此,现有的大多数研究都集中在初始蠕变和稳态蠕变两个阶段,对加速蠕变阶段的研究很少。(www.daowen.com)

蠕变与应力、温度及时间等众多因素有关,在盐岩蠕变的基本特性的基础上,许多学者针对不同的影响因素,进行了不同条件下盐岩蠕变特性的研究。结果表明,不同温度下,盐岩的蠕变特性不同,在低温下,盐岩仍能产生明显的塑性变形[46],温度的提高则可以大大增加盐岩的变形[47];在相同围压条件下,随偏应力的增大,盐岩的稳态蠕变率会逐步上升;而在相同偏应力条件下,随围压的增加,稳态蠕变率则会逐步降低[48,49];在循环载荷条件下,第一次载荷循环后盐岩的弹性模量变化不大,而后随着循环次数的增加而明显降低,另外,其黏塑性比静载条件下降低一个数量级[50,51];再有,盐岩本身NaCl的含量不同造成其溶解度的不同,也会对其蠕变特性产生影响[52];此外,盐岩蠕变速率还受结构层理的影响,蠕变速率在平行于层理方向大于垂直层理方向[53]

总体来说,盐岩蠕变本构模型的建立方法大致分为三类:第一类模型为经验公式模型,其以试验数据为基础,具有参数少、易确定等优点,在工程中得到广泛的应用,但试验时间往往远小于工程实际的时间,因此不可避免地会出现误差;第二类模型为力学元件模型,由不同的方式(串联、并联、串并联、并串联)将力学元件组合而成,可以结合实际情况很灵活地将力学元件进行组合,对盐岩蠕变描述较为准确,但由于参数众多,工程实际应用较为困难;第三类模型为力学机理模型,其从细观尺度出发,着重分析盐岩受载后晶体内部随时间的位错滑移、攀升等变化,随着损伤力学的发展,随后出现了多种力学机理的盐岩蠕变本构模型。

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