力學所在南海水合物研究中取得進展

　　中國科學院流固耦合系統力學重點實驗室的土力學課題組利用自主研制的含水合物沉積物合成與力學性質測量一體化實驗裝置，以我國南海北部陸坡和東沙海域海底水合物沉積物為實驗介質，獲得了國內最為系統的南海含水合物沉積物的應力應變關系、滲透率等力學參數，并提出了含水合物沉積物彈性模量與水合物飽和度的基本關系，相關成果和數據可為我國水合物勘探、開采與安全性評價提供基礎數據。

　　針對水合物分解引起的地層不穩定性問題，相關研究人員逐步實現了從小尺度（m）模型到較大尺度（100m）三維模型的離心機模擬，通過室內實驗發現了水合物分解引起地層分層、氣體噴發現象；針對水合物分解引起的地層滑塌進行了多因素實驗模擬和理論分析，獲得了水合物分解引起海底滑塌的基本數據和演化特征，并建立了水合物開采引起地層不穩定性的數值模擬方法，相關成果已部分應用于我國南海海域水合物鉆探工程。

　　相關研究順利完成了國土部127專項的外協課題“水合物分解的土力學響應及土層不穩定性評價”，取得的階段性成果得到專家組的肯定，評審結果為優秀。

　　相關工作已發表在Journal of Petroleum Science and Engineering、Journal of Heat transfer-The Transactions of ASME、Acta Mechanica Sinica、Science China-Physics Mechanics & Astronomy 等刊物上，并申請了3項發明ZL。

　　在前期工作基礎上，課題組在我國陸域和海域天然氣水合物的研究工作也獲得了后續的支持，重點將針對天然氣水合物試驗性開采、現場監測的關鍵力學問題開展研究。

圖1 含水合物沉積物力學特性實驗裝置與應力應變曲線。左：一體化實驗裝置。右：應力應變曲線。

 圖2 水合物分解引起地層不穩定的離心機實驗模擬。左：離心機實驗裝置。右：水合物分解過程中土層沉降、開裂與滑動。