李輝，張旭輝，陸程，謝鵬飛，魯曉兵

1.中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所，北京 100190

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100083

4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083

天然氣水合物（以下簡(jiǎn)稱水合物）儲(chǔ)量豐富，是最有可能代替化石燃料的清潔能源之一[1-3]。水合物沉積物層存在于低溫、高壓的自然環(huán)境中，陸地與海洋均有分布。中國(guó)海域水合物主要分布于南海地區(qū)[4]，據(jù)估算其儲(chǔ)量約為6.4×1013m3，與中國(guó)常規(guī)天然氣資源總量基本相當(dāng)[5]，具有巨大的開發(fā)潛力。隨著中國(guó)對(duì)于海域水合物研究的不斷深入，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局分別在2017 年和2020 年進(jìn)行了海域水合物的試采[6-7]，實(shí)現(xiàn)短期穩(wěn)定產(chǎn)氣。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)含水合物沉積物的力學(xué)特性開展了豐富的力學(xué)試驗(yàn)研究[8-11]。Winters 等[12-13]通過(guò)核磁共振和三軸壓縮試驗(yàn)分別對(duì)原狀樣品和人工合成樣品進(jìn)行測(cè)量，得到了水合物沉積物的強(qiáng)度和壓縮波速。Masui 等[14]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原狀樣品和人工合成樣品具有相似的力學(xué)強(qiáng)度，但是應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系隨初始孔隙率和顆粒級(jí)配的變化而變化。Yun 等[15]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)證明了四氫呋喃水合物（THF）和甲烷水合物具有相似的力學(xué)強(qiáng)度，建議使用THF 進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)研究。對(duì)于孔隙型水合物的研究較為廣泛，Ren[16]等通過(guò)核磁共振發(fā)現(xiàn)水合物首先生長(zhǎng)于小孔隙中，黏土?xí)泳徴麄€(gè)生長(zhǎng)過(guò)程。相較于均勻分布的含水合物沉積物樣品，非均勻分布會(huì)對(duì)沉積物的物理和力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。Xie等[17-18]考慮了水合物沉積物的非均勻性，在人工樣品中加入不同形狀的水合物塊體模擬不同的賦存形式，得到了不同形式下的水合物沉積物的強(qiáng)度和描述模型。含水合物沉積物的滲透率和破裂壓力等均與水合物飽和度及分布形式有關(guān)[19-20]。然而大規(guī)模商業(yè)化開采水合物需要中長(zhǎng)期穩(wěn)定產(chǎn)氣，因此還需要考慮儲(chǔ)層的蠕變特性[21]。

目前，針對(duì)粉黏土蠕變特性的研究已經(jīng)較為成熟[22-24]。余云燕等[25]針對(duì)非飽和鹽漬土開展了一系列三軸固結(jié)不排水蠕變?cè)囼?yàn)，在Singh-Mitchell 模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正，提出了適合非飽和鹽漬土的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。羅慶姿等[26]通過(guò)三軸不排水壓縮試驗(yàn)對(duì)汕頭的軟土進(jìn)行了分析。Lai 等[27]針對(duì)三峽滑土帶中的非飽和土進(jìn)行三軸蠕變?cè)囼?yàn)，引入了考慮基質(zhì)吸力的相關(guān)參數(shù)，建立了適用于非飽和土的Singh-Mitchell 蠕變模型。劉業(yè)科等[28]通過(guò)梯級(jí)載荷加載方法進(jìn)行室內(nèi)三軸固結(jié)不排水的蠕變?cè)囼?yàn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)Singh-Mitchell 模型進(jìn)行修正使其能描述零應(yīng)力零應(yīng)變水平。關(guān)于常規(guī)粉黏土的蠕變特性試驗(yàn)已經(jīng)開展了較多研究，積累了較多經(jīng)驗(yàn)[29]。區(qū)別于常規(guī)軟黏土的蠕變特性，含水合物粉質(zhì)黏土在開采過(guò)程中存在水合物相變、滲流等過(guò)程，水合物分解前后沉積物的孔隙結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生改變，目前針對(duì)含水合物粉黏土的蠕變特性研究和相關(guān)模型的研究較少[30]。

本工作采用固結(jié)儀進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，研究了含水合物粉黏土的蠕變特性，并提出了描述模型。首先，通過(guò)試驗(yàn)獲得了含水合物粉黏土的蠕變特性曲線，分析了含水合物粉黏土分解后的蠕變特性；在Singh-Mitchell 模型中引入水合物飽和度參數(shù)，構(gòu)建并驗(yàn)證修正后的Singh-Mitchell 模型，得到了可以描述含水合物粉黏土的蠕變特性模型。

1 區(qū)域概況

研究區(qū)域位于中國(guó)南海北部的西北大陸邊緣，呈NE 向延展，面積達(dá)4.5×104km2，具備穩(wěn)定的高壓低溫環(huán)境，可以形成天然氣水合物，也是我國(guó)重要的常規(guī)石油富集區(qū)域[31-32](圖1)。試驗(yàn)采用研究區(qū)海域水合物儲(chǔ)層的粉黏土沉積物，水合物賦存于海底7～158 m 范圍內(nèi)的第四系沉積物中，該區(qū)域平均水深約為1 000 m。

圖1 研究區(qū)域位置[31]Fig.1 Location of the research area[31]

2 試驗(yàn)樣品來(lái)源及方法

2.1 試驗(yàn)材料

土體的基本物理和力學(xué)性質(zhì)如下：土體顆粒比重Gs=2.65，孔隙度n=0.509，平均粒徑d50=0.0067，其中黏質(zhì)組分（d≤4 μm）約占50%，砂質(zhì)組分（4 μm＜d≤63 μm）約占45%，顆粒級(jí)配曲線如圖2 所示。根據(jù)《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》，試驗(yàn)用土粒徑小于0.075 mm的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%，屬于細(xì)粒土；不均勻系數(shù)Cu= 13.56，屬于不均勻土，曲率系數(shù)Cc= 0.57，級(jí)配不連續(xù)。綜上，試驗(yàn)土為級(jí)配不良的細(xì)粒土。

圖2 沉積物顆粒級(jí)配曲線圖Fig.2 Curves of sediment particle size distribution

試驗(yàn)所用的四氫呋喃溶液采購(gòu)于中國(guó)國(guó)藥試劑網(wǎng)，濃度為99.9%，通過(guò)加入蒸餾水配置成不同濃度的四氫呋喃溶液。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%的四氫呋喃溶液在低溫常壓條件下可以完全合成四氫呋喃水合物，考慮到四氫呋喃的揮發(fā)性，試驗(yàn)中使用四氫呋喃溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%。根據(jù)試驗(yàn)樣品所需的水合物飽和度，計(jì)算并配置一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的四氫呋喃溶液。

2.2 試驗(yàn)樣品制備與試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)介質(zhì)為粉黏土，基于試驗(yàn)區(qū)域水合物儲(chǔ)層實(shí)際工況和土工試驗(yàn)結(jié)果，粉黏土比重Gs= 2.65，制備水合物沉積物樣品時(shí)選取干密度 ρd=1.3 g/cm3，研究在恒定的上覆層荷載下水合物儲(chǔ)層分解后對(duì)水合物儲(chǔ)層的蠕變力學(xué)特性的影響。具體制備過(guò)程如下：

土骨架制備：將洗鹽后的粉黏土沉積物置于烘箱中在105℃條件下烘干12 h 后取出冷卻，研磨土體至顆粒完全粉碎（土體顆粒粒徑小于0.2 mm）。根據(jù)干密度稱取一定質(zhì)量的沉積物平均二等分，將每份土體加入適量水后填入環(huán)刀內(nèi)砸實(shí)至所要求的高度，在每層樣品制備完成后將試樣拉毛，以降低其分層的影響，制備成面積為30 cm2、高2 cm樣品，置于烘箱中在105℃條件下烘干12 h 后取出冷卻。

水合物合成：根據(jù)試驗(yàn)中水合物飽和度的設(shè)置配置不同濃度的四氫呋喃溶液，將制備好的土骨架置于密封罐內(nèi)，密封罐與真空裝置和儲(chǔ)液裝置相連，開啟抽真空裝置對(duì)樣品抽取真空兩小時(shí)，完成后通過(guò)儲(chǔ)液裝置自下而上澆注配置好的四氫呋喃溶液，保持密封狀態(tài)一天至土樣含液量穩(wěn)定。最后取出浸泡完成的沉積物樣品置于0～2 ℃的冷柜中1～2 d 合成水合物，如圖3 所示。

圖3 試驗(yàn)前后的試樣Fig.3 Sample before and after test

在試驗(yàn)前取出含水合物沉積物樣品置于密封罐內(nèi)分解，從而得到不同水合物飽和度分解后的沉積物樣品。采用分別加載的方式進(jìn)行，在荷載的作用下，連續(xù)觀測(cè)。加載應(yīng)力分別為：①號(hào)0.5 MPa、②號(hào)2 MPa、③號(hào)3 MPa 條件下進(jìn)行試驗(yàn)；分解前水合物飽和度分別為 0%、20%、60%、80%。試驗(yàn)儀器使用固結(jié)儀如圖4，通過(guò)采用單杠桿固結(jié)儀試驗(yàn)獲得水合物沉積物的蠕變力學(xué)響應(yīng)參數(shù)。

圖4 高壓固結(jié)儀實(shí)物圖Fig.4 High-pressure consolidation apparatus

高壓固結(jié)儀放置于20℃的恒溫室中，在試驗(yàn)過(guò)程中保持樣品處于飽和狀態(tài)，當(dāng)沉降值穩(wěn)定后樣品停止變形，即認(rèn)為試樣的變形不超過(guò)0.001 mm/d 后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3 結(jié)果和分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的整理，得到了分別加載方式下，不同水合物飽和度（SH）粉質(zhì)黏土樣品分解后在軸向壓力σ下試驗(yàn)時(shí)間t和應(yīng)變?chǔ)诺娜渥冊(cè)囼?yàn)曲線（圖5）。

圖5 不同飽和度下蠕變?nèi)^(guò)程曲線圖Fig.5 The whole-process curve of creeping under different saturation degrees

由圖5 中可以看出，在分別加載的條件下，含水合物沉積物分解后樣品在各級(jí)荷載下的應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系曲線的變化規(guī)律基本相同，只有初始蠕變階段和穩(wěn)定蠕變階段，并未出現(xiàn)加速蠕變階段。施加荷載的初期，均產(chǎn)生了較大的瞬間變形，曲線呈飛躍式增長(zhǎng)。隨著時(shí)間的推移，曲線的斜率逐漸減小，表示試樣的變形速率逐漸減小。最終，試樣的變形速率趨于穩(wěn)定，曲線呈斜率較小的直線，試樣的變形隨時(shí)間不斷增大，但該階段變形值較小。

含水合物粉質(zhì)黏土樣品的蠕變特性曲線可以分為瞬時(shí)變形、固結(jié)變形和蠕變變形3 個(gè)階段[33]。水合物的賦存改變了粉黏土的初始孔隙結(jié)構(gòu)，在施加荷載的瞬間會(huì)產(chǎn)生較大的變形進(jìn)入瞬時(shí)變形階段；當(dāng)樣品孔隙被壓縮，孔隙水被排出，而由于黏土沉積物骨架的滲透率較低因此會(huì)產(chǎn)生超靜孔隙水壓力并需要較長(zhǎng)時(shí)間消散，處于固結(jié)變形階段；最后固結(jié)完成后，在恒定荷載的作用下，由于恒定軸向壓力的作用，土體骨架持續(xù)變形，應(yīng)變不斷增加但總體應(yīng)變率較小，最后趨于穩(wěn)定，處于蠕變變形階段（圖6）。無(wú)水合物沉積物應(yīng)變率和時(shí)間的曲線見圖7。瞬時(shí)變形認(rèn)為當(dāng)軸向荷載加載完成后完成，取1 min 對(duì)應(yīng)的應(yīng)變作為瞬時(shí)變形。將圖7中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)作為固結(jié)變形和蠕變變形分界點(diǎn)，即將應(yīng)變率1×10-5/min 作為固結(jié)變形和蠕變變形分界點(diǎn)。

圖6 變形過(guò)程三階段示意圖Fig.6 Diagram of three-stage deformation process

圖7 無(wú)水合物沉積物應(yīng)變率和時(shí)間的曲線Fig.7 Curves of strain rate and time for hydrate-free sediments

3.2 Singh-Mitchell 蠕變模型

Singh 和Mitchell 等[34]在總結(jié)大量土體蠕變的基礎(chǔ)上，使用指數(shù)函數(shù)及冪函數(shù)的形式描述黏土的應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上提出了Singh-Mitchell 蠕變模型。Singh-Mitchell 蠕變模型具有參數(shù)少、適用范圍廣等特點(diǎn)，因此本文先擇此模型來(lái)描述粉黏土的蠕變特性。Singh-Mitchell 蠕變模型可以表示為：

式(2)中 ε為軸向應(yīng)變， ε0為初始軸向應(yīng)變；在不 考 慮 初 始 的 軸 向 應(yīng) 變 時(shí)， ε0=0 ，令 λ=1-m，，得到式(3)：

式(3)即蠕變方程，其中需要確定的參數(shù)有3 個(gè)分別為B、β、λ。

當(dāng)t=t1時(shí)，有 ε=ε1，可以得到方程(4)，兩邊取對(duì)數(shù)得到方程(5)：

β和B的值可以直接通過(guò)單位參考時(shí)間t1的lnε-Dr直線關(guān)系圖得到。土體的非線性蠕變是一簇曲線，從上式中可以看出Singh-Mitchell 蠕變模型也是一簇指數(shù)形式的曲線，形狀與現(xiàn)有的粉黏土蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果吻合，因此選擇Singh-Mitchell 蠕變模型來(lái)描述粉黏土的蠕變特性是合適的。

3.3 試驗(yàn)用粉黏土蠕變特性分析

將蠕變特性曲線繪制在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸中，可以得到 lnε-lnt關(guān)系圖（圖8），圖中可以看出，在不同的剪切應(yīng)力水平下樣品的蠕變?cè)囼?yàn)曲線為一組平行近似的直線，直線的斜率為模型中 λ 值。將t1=1min時(shí)的應(yīng)變帶入式(4)和式(5)中得到 lnεr-Dr關(guān)系曲線，擬合后具有良好的線性關(guān)系，通過(guò)式(5)可以計(jì)算出不含水合物沉積物的β和B值（圖9）。

圖8 無(wú)水合物試樣 lgε vs lgt蠕變特性曲線Fig.8 The lgε vs lgt creep characteristic curve of hydrate-free samples

圖9 lnεr vs Dr關(guān)系擬合曲線Fig.9 Fitting curve lnεr vs Dr relationship

考慮含水合物沉積物的剪切應(yīng)力，偏應(yīng)力的計(jì)算公式為q=(1-K0)*σ ， 其中K0為靜止土壓力系數(shù)，σ為軸向應(yīng)力。根據(jù)Simpson 等[35]正常固結(jié)黏土K0經(jīng)驗(yàn)公式：

將三軸剪切試驗(yàn)內(nèi)摩擦角 φ′=5°帶入式(6)后得到K0=0.84，即q=0.16σ，同時(shí)注意到不同圍壓下qf=0.15～0.2 MPa[36]，，因此后續(xù)取值Dr=σ。

帶入上述參數(shù)計(jì)算Singh-Mitchell 蠕變模型中的相關(guān)參數(shù)值，結(jié)果如表1 所示。

表1 Singh-Mitchell 蠕變模型中參數(shù)計(jì)算值Table 1 Parameter values of the Singh-Mitchell creeping model

將表1 中計(jì)算的模型參數(shù)帶入式(4)中，以軸向壓力σ為0.5 MPa 為例得到Singh-Mitchell 蠕變模型的表達(dá)式：

將模型計(jì)算曲線和試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比（圖10）?？梢钥闯?，Singh-Mitchell 蠕變模型計(jì)算曲線和蠕變?cè)囼?yàn)曲線的發(fā)展趨勢(shì)具有較好的一致性，在加載瞬間應(yīng)變快速增長(zhǎng)，隨著時(shí)間的增加軸向應(yīng)變迅速衰減。在較高的剪切應(yīng)力水平下Singh-Mitchell 蠕變模型和試驗(yàn)曲線具有較好的一致性，在較低的剪切應(yīng)力水平下模型計(jì)算值略大于試驗(yàn)值，有一定的誤差，總體擬合關(guān)系較好。

圖10 無(wú)水合物模型計(jì)算曲線和試驗(yàn)值對(duì)比Fig.10 Comparison of model calculation curve to the test result of hydrate-free sediments

3.4 含水合物試樣蠕變特性分析

上一節(jié)中討論了不含水合物沉積物樣品的蠕變特性曲線，通過(guò)結(jié)果可以看出Singh-Mitchell 蠕變模型可以描述其蠕變特性，為了使Singh-Mitchell 蠕變模型可以描述含水合物沉積物樣品，需要對(duì)模型進(jìn)行修正。引入水合物飽和度SH來(lái)描述水合物含量，SH是指水合物與孔隙體積之比[37]：

水合物在合成時(shí)會(huì)膨脹從而引起土體孔隙的變化，在經(jīng)典模型中，模型參數(shù)A反映出土的組成、結(jié)構(gòu)和應(yīng)力歷史等特性，因此考慮通過(guò)對(duì)參數(shù)A進(jìn)行修正來(lái)表征水合物飽和度的影響，在Singh-Mitchell 蠕變模型的基礎(chǔ)上引入模型如式(9)：

式中，α為模型參數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文中取0.37。

將修正后的參數(shù)A和不同水合物飽和度經(jīng)典模型中的參數(shù)A進(jìn)行對(duì)比（圖11），可以看出其具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖11 經(jīng)典模型和修正模型參數(shù) A對(duì)比圖Fig.11 Comparison of classical model and modified model parameter A

由此建立了一種修正的Singh-Mitchell 蠕變模型：

當(dāng)SH=0 時(shí)，模型又退化成經(jīng)典的Singh-Mitchell蠕變模型。

通過(guò)計(jì)算，得到不同工況下修正的Singh-Mitchell蠕變模型參數(shù)，得到參數(shù)（表2）。

表2 修正的 Singh-Mitchell 蠕變模型參數(shù)值Table 2 Parameter values of modified Singh-Mitchell creeping model

將表2 中的參數(shù)帶入公式(10)中，得到模型計(jì)算值，同時(shí)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比如圖12 所示。

圖12 不同水合物飽和度模型計(jì)算曲線和試驗(yàn)值對(duì)比Fig.12 Comparison of model calculated curves and the test values at different hydrate saturation degrees

從圖12 可以看出，修正后的Singh-Mitchell 蠕變模型在不同水合物飽和度和剪切應(yīng)力下都能夠較好地預(yù)測(cè)均勻分布的含水合物粉質(zhì)黏土樣品的蠕變特性，因此可以使用此修正的Singh-Mitchell 蠕變模型來(lái)預(yù)測(cè)含水合物沉積物樣品的蠕變特性曲線。修正的Singh-Mitchell 蠕變模型參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)便、參數(shù)較少并且容易獲取，使用較為方便，因此本文建立的修正Singh-Mitchell 蠕變模型對(duì)描述含水合物沉積物樣品的蠕變特性曲線更為合適，對(duì)我國(guó)南海水合物儲(chǔ)層長(zhǎng)期開采后的沉降預(yù)測(cè)具有一定的指導(dǎo)意義。

4 討論

4.1 蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果分析

南海海域水合物主要賦存于海底以下到200 m范圍內(nèi)的粉黏土等未固結(jié)的沉積物內(nèi)，具有含水高、孔隙度高的特點(diǎn)，水合物飽和度最高可達(dá)90%以上[38]。因此本文根據(jù)儲(chǔ)層的實(shí)際賦存條件，以水合物儲(chǔ)層的粉黏土為介質(zhì)，在0.5、2 和3 MPa 的壓縮加載條件下進(jìn)行了0、20%、60%、80%水合物飽和度分解后的蠕變特性試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：加載過(guò)程中，含水合物沉積物經(jīng)歷瞬時(shí)變形、固結(jié)變形和蠕變變形3 個(gè)階段；在加載的短時(shí)間內(nèi)，瞬時(shí)變形階段完成，引起的軸向變形約占總變形量的70%～80%，最大值為85.8%，在固結(jié)變形階段，孔隙水在穩(wěn)定的應(yīng)力條件下從孔隙中排出，一般數(shù)小時(shí)內(nèi)完成，引起的軸向應(yīng)變占應(yīng)變量的15%～25%，最后的蠕變變形階段一般數(shù)天內(nèi)完成，引起的軸向應(yīng)變小于總應(yīng)變量的5%。軸向壓力和水合物飽和度均對(duì)軸向變形有影響。軸向壓力越大，蠕變變形越大，軸向壓力在較低水平時(shí)變化對(duì)軸向變形的影響大，隨著軸向壓力的增加，這種影響程度減小。水合物飽和度主要通過(guò)改變樣品的微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響蠕變特性，分解前的水合物飽和度越高，蠕變變形越大。水合物飽和度在低軸壓條件下對(duì)變形影響小，在軸壓為0.5 MPa 時(shí)，從無(wú)水合物到水合物飽和度增加到80%時(shí)，軸向變形從17.25%增加到18.8%，而在軸壓為3 MPa 時(shí)，軸向變形從26.83%增加到了34.73%。

4.2 基于Singh-Mitchell 的修正模型

數(shù)學(xué)模型是定量描述各個(gè)試驗(yàn)變量之間相互關(guān)系的常用方法。之前的海洋地質(zhì)調(diào)查海域水合物儲(chǔ)層粉質(zhì)黏土進(jìn)行蠕變特性的研究不足，本文利用蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，通過(guò)建立修正的Singh-Mitchell 蠕變模型，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)水合物儲(chǔ)層土的蠕變特性進(jìn)行初步分析。從蠕變模型中可以看出，通過(guò)軸向壓力和水合物飽和度兩個(gè)物理指標(biāo)能夠建立出較好的蠕變模型，反映出這兩個(gè)物理指標(biāo)是蠕變特性的主要影響因素。模型中參數(shù)α和土體初始條件有關(guān)，主要根據(jù)試驗(yàn)獲取，反映出土體的蠕變特性與土體孔隙微觀結(jié)構(gòu)、顆粒級(jí)配、應(yīng)力歷史等多種因素相關(guān)。

5 結(jié)論

（1）含水合物沉積物樣品蠕變特性曲線可以分為瞬時(shí)變形、固結(jié)變形和蠕變變形3 個(gè)階段。瞬時(shí)變形數(shù)分鐘內(nèi)完成，引起較大的變形，固結(jié)變形數(shù)小時(shí)內(nèi)完成，引起較小的變形，蠕變變形數(shù)天內(nèi)完成，引起極小的變形。

（2）蠕變變形隨著加載應(yīng)力水平、水合物飽和度的增大而增加，水合物飽和度主要通過(guò)改變沉積物樣品的孔隙結(jié)構(gòu)從而影響蠕變變形，水合物飽和度越高，孔隙結(jié)構(gòu)受影響程度也越大，試樣的物理和力學(xué)性質(zhì)越差。在低應(yīng)力水平時(shí)，水合物飽和度對(duì)蠕變變形的影響不明顯。

（3）基于應(yīng)力水平和水合物飽和度建立的修正Singh-Mitchell 蠕變模型，可以有效地預(yù)測(cè)含水合物沉積物的蠕變特性，對(duì)水合物儲(chǔ)層長(zhǎng)期開采后的沉降變形預(yù)測(cè)具有指導(dǎo)意義，便于實(shí)際工程中推廣。但由于試驗(yàn)組數(shù)少等原因本文未對(duì)水合物沉積物蠕變變形機(jī)理進(jìn)行深入研究，針對(duì)非均勻分布的含水合物沉積物蠕變特性也需要進(jìn)一步研究。