朱一銘，陳 晨，陳忠勇，周述揚(yáng)

（南京理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，南京 210094）

0 引 言

天然氣水合物由于其儲(chǔ)量大、分布廣泛、清潔燃燒、便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是一種能夠替代傳統(tǒng)化石燃料的新型能源[1-3]。然而，天然氣水合物是一種亞穩(wěn)態(tài)化合物，受溫度和壓力的影響，即使溫度和壓力發(fā)生極細(xì)微的變化，天然氣水合物都將會(huì)不可避免地發(fā)生分解[4-6]。水合物分解可能會(huì)破壞沉積物的骨架結(jié)構(gòu)，這將大大降低沉積物的機(jī)械強(qiáng)度，導(dǎo)致水合物儲(chǔ)藏地層發(fā)生變形，造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，結(jié)果必將增加開采過程中工程設(shè)施的安全隱患，甚至誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害[7]。因此，為了實(shí)現(xiàn)天然氣水合物資源的安全高效開采，在對(duì)其進(jìn)行商業(yè)化開發(fā)利用之前，對(duì)水合物及其沉積物的力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行研究是十分必要的。

本構(gòu)模型是描述材料在外部荷載作用下變形特性的基礎(chǔ)，同時(shí)也是地層變形數(shù)值模擬分析的理論基礎(chǔ)，對(duì)土木工程建設(shè)施工的設(shè)計(jì)和計(jì)算具有重要意義。MIYAZAKI等[8]在大量的三軸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，提出了適用于天然氣水合物沉積物的變量-柔量本構(gòu)模型，該模型可以較好地模擬天然氣水合物沉積物的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而預(yù)測(cè)水合物沉積物的強(qiáng)度及變形特性。李洋輝等[4]在劍橋模型的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)新的彈塑性本構(gòu)模型，通過模型預(yù)測(cè)的不同飽和度天然氣水合物沉積物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該本構(gòu)模型較好地模擬了實(shí)際天然氣水合物沉積物的強(qiáng)度及變形特性，能夠準(zhǔn)確反映天然氣水合物對(duì)沉積物強(qiáng)度、剛度和變形特性等的影響。孫翔等[9]在熱力學(xué)準(zhǔn)則及臨界狀態(tài)概念的基礎(chǔ)上，提出了一種適用于天然氣水合物沉積物的本構(gòu)模型，與傳統(tǒng)模型相比，該模型可以預(yù)測(cè)排水剪切三軸實(shí)驗(yàn)過程中的水合物沉積物應(yīng)力軟化現(xiàn)象，并且研究還發(fā)現(xiàn)水合物沉積物的體積蠕變是由于水合物飽和度變化引起的。

綜上所述，目前對(duì)天然氣水合物及其沉積物的本構(gòu)模型研究已取得了一定進(jìn)展，但是考慮水合物分解對(duì)其本構(gòu)模型的影響往往被忽略[10-12]。本文以孔隙度40%的天然氣水合物沉積物為研究對(duì)象，基于三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，研究獲取天然氣水合物沉積物在分解不同階段及不同圍壓條件下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并基于鄧肯-張（Duncan-Chang）本構(gòu)模型，計(jì)算本構(gòu)關(guān)系式中各實(shí)驗(yàn)參數(shù)與圍壓及分解時(shí)間的關(guān)系，最終構(gòu)建適用于水合物分解過程中沉積物的本構(gòu)模型，為預(yù)測(cè)天然氣水合物儲(chǔ)層的力學(xué)特性提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 樣品制備

采用混合制樣法制取沉積物試樣[13-15]。首先，制備含冰的甲烷水合物，在-10℃環(huán)境溫度下，采用標(biāo)準(zhǔn)60目篩獲取粒徑小于250 μm的冰顆粒，并取一定量的冰顆粒放入密封反應(yīng)器中，將壓力為10 MPa的甲烷氣體注入高壓反應(yīng)釜，在48 h之內(nèi)即可生成水合物。在每次生成水合物之后，隨機(jī)取出部分放置在 -3℃冷庫環(huán)境下（常壓），保持足夠長(zhǎng)時(shí)間從而使水合物完全分解，計(jì)算這部分水合物分解前后的質(zhì)量差，根據(jù)質(zhì)量差計(jì)算出生成的甲烷水合物飽和度，本實(shí)驗(yàn)中甲烷水合物飽和度在26% ～ 33%之間。隨后，將高嶺土與冰粉水合物按照一定比例充分混合均勻（孔隙度40%），并放入制樣裝置中分層擊實(shí)，最終獲取高125 mm、直徑61.8 mm的天然氣水合物沉積物樣品。高嶺土來自于山東寧陽信通膨潤(rùn)土有限公司，粒徑分布曲線如圖1所示，其中值粒徑為5.545 μm。根據(jù)試樣體積，以及甲烷水合物、冰顆粒和高嶺土的密度，計(jì)算出孔隙度為40%的沉積物試樣所需各部分材料的質(zhì)量，保證此圓柱形試樣中含甲烷水合物冰粉與高嶺土的體積比為4∶6，其中含甲烷水合物冰粉質(zhì)量為147 g，高嶺土質(zhì)量為553 g。此外，有研究結(jié)果表明，高嶺土顆粒物性分析及粒徑分布結(jié)果與海洋土十分接近，并且基于這兩種材料制取的水合物沉積物力學(xué)性質(zhì)也非常相似，可用高嶺土作為替代材料并進(jìn)行力學(xué)特性研究[15]。

圖1 高嶺土顆粒粒徑分布曲線Fig.1 Grain size distribution curve of kaolin clay

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)儀器采用 DDW-600微機(jī)控制水合物三軸試驗(yàn)機(jī)，此裝置的軸向系統(tǒng)包括了主機(jī)軸向加載框架和軸向控制器等，如圖2所示[16]。

通過混合制樣法，待天然氣水合物沉積物樣品制備完成之后，從制樣模具中取出試樣，修整試樣表面直至光滑平整。隨后，在樣品的上下表面分別放置上下壓塊，用橡膠膜包裹成型樣品，再將樣品放入力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的壓力室中，在預(yù)設(shè)圍壓和溫度條件下進(jìn)行固結(jié)。最后，在不同圍壓條件下，對(duì)天然氣水合物沉積物試樣開展一系列三軸壓縮試驗(yàn)，獲取其應(yīng)力應(yīng)變曲線，并對(duì)同圍壓條件下，在水合物分解各階段的沉積物試樣進(jìn)行不排水排氣三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，獲取其力學(xué)實(shí)驗(yàn)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)工況條件下如表1所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)圖Fig.2 System diagram of the experimental device

表1 天然氣水合物沉積物力學(xué)實(shí)驗(yàn)工況Table 1 Experimental conditions of the triaxial tests

2 結(jié)果與討論

基于三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，研究獲取了天然氣水合物沉積物在分解不同階段的應(yīng)力應(yīng)變曲線，以及破壞強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)，從而分析水合物分解過程中沉積物試樣的強(qiáng)度變化，揭示沉積物試樣強(qiáng)度的衰減規(guī)律，并基于力學(xué)實(shí)驗(yàn)參數(shù)及 Duncan-Chang本構(gòu)模型，最終構(gòu)建一個(gè)適用于天然氣水合物沉積物分解過程的本構(gòu)關(guān)系。

2.1 應(yīng)力應(yīng)變曲線

不同圍壓條件下，沉積物試樣在天然氣水合物分解前后的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。由圖可知，在一定的圍壓條件下，試樣的偏向力先隨著軸向應(yīng)變的增大而增大，隨后增加的幅度逐漸減弱，最終達(dá)到一個(gè)定值。水合物沉積物的應(yīng)力應(yīng)變曲線大致可以分為以下三個(gè)階段[17]。

第一個(gè)階段是準(zhǔn)彈性階段。在此階段中，隨著軸向應(yīng)變的增大，偏應(yīng)力的大小迅速增加，甚至可以看作是線性增大。在這個(gè)階段中，水合物沉積物的變形是彈性變形，在卸載過程中應(yīng)力和應(yīng)變之間仍然保持線性關(guān)系，在卸載完全之后，變形可以完全恢復(fù)。

圖3 不同圍壓下水合物分解過程中沉積物應(yīng)力應(yīng)變曲線（溫度為 -5℃，應(yīng)變速率為1 %/min）Fig.3 Stress-strain curves of the sediments during the hydrate dissociation under different confining pressures

第二個(gè)階段是屈服階段。準(zhǔn)彈性階段的最大值被稱為彈性極限，所對(duì)應(yīng)的偏應(yīng)力被稱為起始屈服強(qiáng)度[18]。當(dāng)軸向應(yīng)變超過起始屈服強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值時(shí)，偏應(yīng)力隨著軸向應(yīng)變的增大而不斷增大，但是與第一階段相比，偏應(yīng)力的增長(zhǎng)程度呈現(xiàn)明顯放緩的趨勢(shì)。也就是說，在其他條件相同的情況下，如果要增大相同大小的應(yīng)變，所需要加載的應(yīng)力會(huì)逐漸變小。在這個(gè)階段，試樣的變形除了彈性變形外，還存在著明顯的塑性變形。在卸載之后，水合物沉積物試樣并不能完全恢復(fù)，而是只有其中彈性形變部分可以恢復(fù)。

第三個(gè)階段是強(qiáng)化階段。在這個(gè)階段，隨著軸向應(yīng)變的不斷增長(zhǎng)，偏應(yīng)力的增長(zhǎng)變得十分緩慢。也就是說，只需一個(gè)很小的偏應(yīng)力增量，就會(huì)產(chǎn)生很大的變形。此時(shí)，水合物沉積物試樣抵抗變形的能力十分微弱，沉積物試樣可以看作已經(jīng)被破壞了。

圖4給出了不含水合物時(shí)，高嶺土冰粉混合物的應(yīng)力應(yīng)變曲線，高嶺土冰粉混合物的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)較弱的軟化趨勢(shì)，并且在圍壓越大的條件下，軟化趨勢(shì)越明顯。此外，對(duì)比圖3中不分解時(shí)高嶺土水合物沉積物的應(yīng)力應(yīng)變曲線，發(fā)現(xiàn)水合物的存在會(huì)對(duì)高嶺土沉積物試樣的剪切強(qiáng)度起到增強(qiáng)作用，這可能是由于水合物顆粒和土顆粒之間產(chǎn)生的膠結(jié)作用增強(qiáng)了試樣的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致強(qiáng)度增加。

圖4 不同圍壓下高嶺土冰粉混合物應(yīng)力應(yīng)變曲線（溫度為-5℃，應(yīng)變速率為1 %/min）Fig.4 Stress-strain curves of ice-clay mixtures under different confining pressures

2.2 破壞強(qiáng)度與分解時(shí)間的關(guān)系

取沉積物試樣發(fā)生15%軸向應(yīng)變時(shí)所對(duì)應(yīng)的偏應(yīng)力值作為試樣的破壞強(qiáng)度，圖5顯示了不同圍壓條件下，天然氣水合物沉積物試樣的破壞強(qiáng)度隨分解時(shí)間的變化曲線。

圖5 不同圍壓下破壞強(qiáng)度與分解時(shí)間的關(guān)系Fig.5 Relationship between failure strength and dissociation time under different confining pressures

從圖5可看出，沉積物試樣的破壞強(qiáng)度隨水合物分解過程的進(jìn)行而逐漸減小，且其減小的速率呈現(xiàn)出衰減的趨勢(shì)；相同分解時(shí)間條件下，圍壓越高，沉積物試樣的破壞強(qiáng)度越大[16]。由于水合物的分解，水合物顆粒自身強(qiáng)度下降，顆粒之間膠結(jié)作用減弱，從而造成了試樣結(jié)構(gòu)松弛。并且水合物分解過程中，產(chǎn)生的自由氣、水聚集在孔隙中，試樣內(nèi)部孔隙壓力增加，從而造成了有效圍壓的降低，而有效圍壓是影響水合物沉積物剪切強(qiáng)度的一個(gè)重要因素[4]，有效圍壓越低，水合物沉積物試樣強(qiáng)度越小。此外，在低溫條件下，分解產(chǎn)生的自由水造成試樣內(nèi)部冰顆粒增多，且冰顆?？赡艹霈F(xiàn)連塊的情況，冰的連塊類似于水合物的膠結(jié)，從而導(dǎo)致試樣破壞強(qiáng)度增大，最終造成了試樣強(qiáng)度下降的速率逐漸減弱的現(xiàn)象。另一種可能的原因是由于甲烷水合物在分解過程中具有獨(dú)特的“自保效應(yīng)”[19]，較厚的冰層覆蓋在水合物表面使得分解速率變慢，進(jìn)而使強(qiáng)度衰減速率下降。三種圍壓條件下，沉積物試樣的破壞強(qiáng)度變化曲線趨勢(shì)基本保持一致，破壞強(qiáng)度與分解時(shí)間的關(guān)系式可用二項(xiàng)式關(guān)系表述：

式中：t表示天然氣水合物沉積物的分解時(shí)間，A0、A1、A2是與圍壓有關(guān)的參數(shù)，通過數(shù)據(jù)擬合的方法，獲取如下關(guān)系式：

在已知實(shí)驗(yàn)圍壓與天然氣水合物分解時(shí)間的條件下，通過確定三個(gè)擬合參數(shù)A0、A1、A2的值，即可計(jì)算出此時(shí)沉積物試樣的破壞強(qiáng)度值。

2.3 本構(gòu)關(guān)系研究

基于三軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲取了天然氣水合物沉積物試樣的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，為了從理論上進(jìn)一步分析天然氣水合物在分解前后的力學(xué)特性，基于Duncan-Chang模型，對(duì)沉積物試樣的力學(xué)特性作進(jìn)一步的分析。

土力學(xué)研究中 Duncan-Chang模型被廣泛應(yīng)用于分析硬化型應(yīng)力應(yīng)變曲線，而本實(shí)驗(yàn)所獲取的沉積物試樣的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系符合這一特征，因此在借鑒Duncan-Chang模型的基礎(chǔ)上，通過引入圍壓與分解時(shí)間這兩個(gè)變量，構(gòu)建了水合物分解過程中沉積物試樣的本構(gòu)關(guān)系。Duncan-Chang本構(gòu)關(guān)系可以表述為：應(yīng)變和偏應(yīng)力的比值與應(yīng)變成線性關(guān)系，其公式為[18]：

圖6給出了Duncan-Chang非線性模型中縱坐標(biāo)ε1/(σ1-σ3)與橫坐標(biāo)ε1之間的變化關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)，在不同圍壓條件下，兩者之間都滿足較好的線性關(guān)系，其線性相關(guān)系數(shù)均大于 0.99，完全滿足構(gòu)建Duncan-Chang本構(gòu)關(guān)系的要求。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，已知各個(gè)應(yīng)變時(shí)所對(duì)應(yīng)的偏應(yīng)力值，則可以求出不同圍壓條件、不同分解時(shí)間階段下，每一個(gè)應(yīng)變時(shí)所對(duì)應(yīng)的本構(gòu)模型參數(shù)a、b的值，如表2所示。

圖6 不同圍壓下 ε1/(σ1 -σ3)與ε1之間的變化關(guān)系曲線Fig.6 Relationship between ε1/(σ1 -σ3) and ε1 under different confining pressures

表2 天然氣水合物不同分解階段條件下沉積物本構(gòu)關(guān)系中參數(shù)a、b值Table 2 The parameters a and b of this constitutive model of hydrate-bearing sediments during hydrate dissociation

2.3.1 參數(shù)a與分解時(shí)間的關(guān)系

由表2可以看出，在圍壓為0.5 MPa和1 MPa條件下，實(shí)驗(yàn)參數(shù)a的值隨天然氣水合物分解過程的進(jìn)行逐漸增大，且大致呈線性增加的趨勢(shì)。而在圍壓為2 MPa條件下的a值波動(dòng)很小。因此，采用線性關(guān)系來統(tǒng)一描述三種圍壓條件下的實(shí)驗(yàn)參數(shù)a值的變化關(guān)系。

基于線性關(guān)系擬合數(shù)據(jù)，研究獲取了參數(shù)a與分解時(shí)間的關(guān)系：

式中：t表示天然氣水合物沉積物的分解時(shí)間；B0、B1是與圍壓有關(guān)的參數(shù)。數(shù)據(jù)擬合發(fā)現(xiàn)，兩者之間呈現(xiàn)二項(xiàng)式關(guān)系：

因此，只要給出力學(xué)實(shí)驗(yàn)中圍壓的條件，即可計(jì)算出上述參數(shù)B0、B1的值，再根據(jù)相應(yīng)的天然氣水合物分解時(shí)間t值，即可求出該本構(gòu)關(guān)系中實(shí)驗(yàn)參數(shù)a的值。

2.3.2 參數(shù)b與分解時(shí)間的關(guān)系

參數(shù)b的值的計(jì)算方法和參數(shù)a不同，對(duì)式（5）求極限，可以得出：

本文研究中為了簡(jiǎn)化模型，便于計(jì)算，引入了一個(gè)新的參數(shù)：破壞比Rf，定義為破壞強(qiáng)度與極限偏應(yīng)力的比值，用公式表示為：

因此，根據(jù)式（9）和式（10），破壞強(qiáng)度就可以表示成破壞比與極限偏應(yīng)力的乘積：

基于以上分析，可知b值和破壞強(qiáng)度、破壞比有關(guān)，因此只要確定破壞比的值，再根據(jù)式（1）～式（4）求出某一圍壓、天然氣水合物分解時(shí)間條件下的破壞強(qiáng)度，就可算出對(duì)應(yīng)條件下本構(gòu)關(guān)系參數(shù)b的值。

由圖3不同圍壓條件下偏應(yīng)力隨應(yīng)變的變化曲線，研究獲取了不同分解時(shí)間條件下的破壞強(qiáng)度和極限偏應(yīng)力，運(yùn)用公式（10）進(jìn)一步分析可計(jì)算出對(duì)應(yīng)條件下的破壞比，如圖7所示。

圖7 不同圍壓、不同分解時(shí)段條件下沉積物破壞比Fig.7 The dissociation time-dependence curves of the failure ratio Rf under different confining pressures

從圖中可以看出，不同圍壓條件下沉積物試樣的破壞比均隨著分解時(shí)間的延長(zhǎng)，表現(xiàn)為先減小后增大的趨勢(shì)，并且其變化范圍很有限。三種圍壓條件下，破壞比的范圍都在0.9969 ～ 0.9981之間，因此可以將其作為一個(gè)常量來對(duì)待，取這個(gè)范圍內(nèi)的中間值0.9975作為破壞比的值，故參數(shù)b的表達(dá)式為：

由以上分析可知，只要已知圍壓條件和天然氣水合物的分解時(shí)間，求出破壞強(qiáng)度qf，即可算出本構(gòu)關(guān)系參數(shù)b的值，最終根據(jù)a、b的值得出天然氣水合物沉積物在相應(yīng)條件下的本構(gòu)關(guān)系式[20]。

2.3.3 本構(gòu)關(guān)系的驗(yàn)證

首先，在圍壓為0.5 MPa的條件下，由該本構(gòu)模型計(jì)算得出天然氣水合物沉積物試樣在水合物分解前后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并對(duì)比驗(yàn)證模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值之間的吻合程度，其步驟如下。

第一步，將σ3= 0.5 MPa代入式（2）～式（4），分別得到三個(gè)參數(shù)A0、A1、A2的值；第二步，將三個(gè)參數(shù)A0、A1、A2代入公式（1）中，此處先計(jì)算天然氣水合物沉積物在分解前的破壞強(qiáng)度值，因此公式（1）中t的值為0；第三步，將σ3= 0.5 MPa代入式（7）和式（8）中，分別得到參數(shù)B0、B1的值；第四步，再將參數(shù)B0、B1的值代入公式（6），此時(shí)，分解時(shí)間t為自變量，參數(shù)a為因變量，此處計(jì)算出天然氣水合物沉積物在分解前的參數(shù)值，故令t= 0，得出對(duì)應(yīng)的參數(shù)a的值；第五步，將第二步得到的破壞強(qiáng)度值代入公式（12），即可得到這一條件下的參數(shù)b；第六步，將參數(shù)a、b的值代入公式（5），就可以得到該工況條件下偏應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，然后即可繪制計(jì)算得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線；第七步，重復(fù)上述步驟一至步驟六，分別計(jì)算天然氣水合物沉積物在分解6 h、24 h和48 h后的各個(gè)參數(shù)值，然后繪制計(jì)算出的天然氣水合物沉積物在分解6 h、24 h和48 h后的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

接著，分別驗(yàn)證圍壓為1 MPa和2 MPa條件下天然氣水合物沉積物分解前后的本構(gòu)關(guān)系。驗(yàn)證方法與圍壓為0.5 MPa條件下的驗(yàn)證方法一致，最后繪制出三種圍壓條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比圖，如圖8所示。從圖8可以看出，三種圍壓條件下，由計(jì)算得出的數(shù)據(jù)繪制成的曲線走勢(shì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線基本保持一致。

圖8 不同圍壓下應(yīng)力應(yīng)變曲線實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值對(duì)比（溫度為 -5℃，應(yīng)變速率為1 %/min）Fig.8 Experimental and calculated stress-strain curves during hydrate dissociation under different confining pressures

此外，從圖8可以看出，天然氣水合物沉積物在分解前后的應(yīng)力應(yīng)變曲線中，分解時(shí)間為48 h時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線與計(jì)算數(shù)據(jù)曲線最為接近，說明擬合計(jì)算出的本構(gòu)關(guān)系式更適合應(yīng)用于具有小強(qiáng)度值的沉積物試樣。

本研究構(gòu)建的本構(gòu)關(guān)系計(jì)算出的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定偏差，但偏差范圍可以基本忽略（相比巖土力學(xué)中的研究結(jié)果）；并且隨著應(yīng)變的增大，偏差值呈現(xiàn)越來越小的趨勢(shì)，從圖8中可以看出，當(dāng)應(yīng)變大于15%之后，計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本上達(dá)到完全吻合的狀態(tài)。因此，本研究構(gòu)建的本構(gòu)關(guān)系式可以很好地模擬在此圍壓范圍內(nèi)的天然氣水合物沉積物分解前后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。

3 結(jié) 論

（1）基于三軸實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)天然氣水合物沉積物在不同圍壓條件下和不同分解階段開展了力學(xué)壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水合物沉積物試樣的強(qiáng)度會(huì)隨著分解過程的進(jìn)行呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，且強(qiáng)度降低的速率逐漸減弱。

（2）在借鑒土力學(xué) Duncan-Chang模型的基礎(chǔ)上，引入了圍壓與分解時(shí)間的影響，構(gòu)建了一個(gè)適用于天然氣水合物沉積物的本構(gòu)模型?；谒鶚?gòu)建的本構(gòu)關(guān)系，模擬沉積物試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本保持一致，該本構(gòu)模型可以較好地還原沉積物試樣在天然氣水合物分解過程中的變形過程。

（3）本研究在圍壓較低的條件下進(jìn)行，由于實(shí)驗(yàn)條件等因素的限制，只在0.5 ～ 2 MPa圍壓范圍內(nèi)進(jìn)行了三軸壓縮實(shí)驗(yàn)。此外，在小應(yīng)變范圍內(nèi)，計(jì)算出的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定的誤差，后續(xù)研究可以考慮建立分段關(guān)系式，分別表述小應(yīng)變范圍和大應(yīng)變處，應(yīng)力隨應(yīng)變的變化關(guān)系。