層狀鹽巖力學特性與蠕變機理研究

徐月生?陳建忠?王永志

摘?要：對層狀鹽巖力學特性進行實驗與分析，獲取相應的力學特征參數，是鹽巖地下溶腔蠕變特性數值模擬的必要步驟，是數值計算中力學模型的組成要素。本文通過單軸壓縮、三軸壓縮和壓縮蠕變等實驗，獲取層狀鹽巖短期強度特性和長期蠕變特性的力學特征參數，為鹽巖蠕變模擬提供必要的參數支持。在此基礎上，本文對層狀鹽巖蠕變機理進行分析，并將對鹽巖蠕變率方程進行解析，為構建鹽巖蠕變本構模型作鋪墊。

關鍵詞：層狀鹽巖?壓縮蠕變?力學特性

中圖分類號：TU452 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0025-04

鹽巖地下溶腔的穩定性和密閉性是在鹽巖中成功建造儲氣庫以及儲氣庫安全運行所涉及的兩個重要問題。溶腔穩定性和密閉性與鹽巖力學特性密切相關。

已有研究表明：鹽巖具有較低的滲透性、良好的蠕變特性和較強的裂隙自愈性[1-5]，其力學性能較為穩定，對建設儲氣庫和儲氣庫運行壓力的變化有較大的適應性。因此，充分了解掌握含鹽系地層的鹽巖、含夾層鹽巖及非鹽巖夾層等的巖石力學特征，預測和評價溶腔存儲庫的穩定性，對于溶腔存儲庫庫址的選擇、存儲庫容參數的設計和運行參數的控制，避免由于圍巖應變或應力達到極限而產生損傷以及損傷擴展等均具有重要的實用價值和工程實際意義。

國內外科研人員針對鹽巖地下溶腔用作能源地下存儲庫和層狀鹽巖中鹽巖以及夾層的強度與變形特性，廣泛開展了鹽巖工程力學特性、變形時效規律等實驗研究，正確獲取和運用鹽巖以及夾層的強度與變形參數直接關系到這些存儲庫的安全穩定性。

層狀鹽巖力學特征包括短期強度特征和蠕變特征。通過室內巖石力學實驗，獲取鹽巖常規及蠕變力學參數，是研究巖石強度特征和變形規律的重要手段。室內巖石力學實驗主要包括常規力學實驗和蠕變實驗[6-9]，具體內容包括單軸壓縮實驗、三軸壓縮實驗、壓縮蠕變實驗、蠕變溫度效應實驗等。