层状盐岩力学特性与蠕变机理研究

徐月生?陈建忠?王永志

摘?要：对层状盐岩力学特性进行实验与分析，获取相应的力学特征参数，是盐岩地下溶腔蠕变特性数值模拟的必要步骤，是数值计算中力学模型的组成要素。本文通过单轴压缩、三轴压缩和压缩蠕变等实验，获取层状盐岩短期强度特性和长期蠕变特性的力学特征参数，为盐岩蠕变模拟提供必要的参数支持。在此基础上，本文对层状盐岩蠕变机理进行分析，并将对盐岩蠕变率方程进行解析，为构建盐岩蠕变本构模型作铺垫。

关键词：层状盐岩?压缩蠕变?力学特性

中图分类号：TU452 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0025-04

盐岩地下溶腔的稳定性和密闭性是在盐岩中成功建造储气库以及储气库安全运行所涉及的两个重要问题。溶腔稳定性和密闭性与盐岩力学特性密切相关。

已有研究表明：盐岩具有较低的渗透性、良好的蠕变特性和较强的裂隙自愈性[1-5]，其力学性能较为稳定，对建设储气库和储气库运行压力的变化有较大的适应性。因此，充分了解掌握含盐系地层的盐岩、含夹层盐岩及非盐岩夹层等的岩石力学特征，预测和评价溶腔存储库的稳定性，对于溶腔存储库库址的选择、存储库容参数的设计和运行参数的控制，避免由于围岩应变或应力达到极限而产生损伤以及损伤扩展等均具有重要的实用价值和工程实际意义。

国内外科研人员针对盐岩地下溶腔用作能源地下存储库和层状盐岩中盐岩以及夹层的强度与变形特性，广泛开展了盐岩工程力学特性、变形时效规律等实验研究，正确获取和运用盐岩以及夹层的强度与变形参数直接关系到这些存储库的安全稳定性。

层状盐岩力学特征包括短期强度特征和蠕变特征。通过室内岩石力学实验，获取盐岩常规及蠕变力学参数，是研究岩石强度特征和变形规律的重要手段。室内岩石力学实验主要包括常规力学实验和蠕变实验[6-9]，具体内容包括单轴压缩实验、三轴压缩实验、压缩蠕变实验、蠕变温度效应实验等。