循環(huán)荷載作用下鹽巖間隔疲勞特性研究.pdf

1、為了深刻貫徹黨中央、國(guó)務(wù)院在“十三五”能源規(guī)劃方面的決策部署，從根本上解決影響我國(guó)能源科學(xué)發(fā)展的長(zhǎng)期性、深層次問(wèn)題，加快石油儲(chǔ)備基地和天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)，提高天然氣應(yīng)急調(diào)峰能力成為整個(gè)“十三五”期間能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備工作的重中之重。
　　與陸上儲(chǔ)罐、海上儲(chǔ)罐兩種能源儲(chǔ)備方式相比，地下鹽穴儲(chǔ)備具有安全和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，國(guó)際上60％的能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備選址于地下。鹽巖巖性獨(dú)特，滲透率極低、蠕變性能優(yōu)越，穩(wěn)定的力學(xué)性能和特有的損傷自愈合能力使其能很好地適

2、應(yīng)腔體內(nèi)壓力的變化。因此，鹽巖地下溶腔是世界公認(rèn)的石油、天然氣理想儲(chǔ)備場(chǎng)所。
　　在鹽巖地下儲(chǔ)氣庫(kù)的運(yùn)行過(guò)程中，長(zhǎng)期性注氣、采氣勢(shì)必使鹽腔內(nèi)圍巖受到周期性荷載作用導(dǎo)致疲勞損傷發(fā)生。在真實(shí)情況下，調(diào)峰過(guò)程中的注、采氣存在一定時(shí)效性，并非始終處于理想的連續(xù)循環(huán)加、卸載狀態(tài)，其循環(huán)過(guò)程中夾雜著一定的時(shí)間間隔，屬于一種間隔疲勞的狀態(tài)，這一現(xiàn)象不僅存在于鹽巖儲(chǔ)庫(kù)的運(yùn)行過(guò)程，在其他工程施工建設(shè)以及運(yùn)行過(guò)程中也是普遍存在的。因此，作者以鹽巖常規(guī)

3、疲勞為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了插入多梯度時(shí)間間隔因素的間隔疲勞試驗(yàn)，借助位錯(cuò)理論和經(jīng)典的疲勞損傷理論研究了鹽巖的間隔疲勞力學(xué)特性和聲發(fā)射特征，探究了循環(huán)過(guò)程中的時(shí)間間隔對(duì)鹽巖疲勞壽命的影響機(jī)理。
　?、龠M(jìn)行常規(guī)疲勞試驗(yàn)和插入不同時(shí)間間隔梯度的間隔疲勞試驗(yàn)，對(duì)比兩者的應(yīng)力應(yīng)變曲線特征，發(fā)現(xiàn)間隔疲勞應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)不同于常規(guī)疲勞的稀疏規(guī)律。
　?、谔岢鯫-β-α循環(huán)的疲勞循環(huán)數(shù)計(jì)數(shù)方法，使得在同一個(gè)試件中研究時(shí)間間隔對(duì)疲勞過(guò)程的影響成為可能。

4、疲勞試驗(yàn)中時(shí)間間隔的插入使殘余應(yīng)變?cè)镜倪B續(xù)發(fā)展趨勢(shì)出現(xiàn)分離，時(shí)間間隔后（α循環(huán)）殘余應(yīng)變總體大于時(shí)間間隔前（β循環(huán)）殘余應(yīng)變，徑向、體積殘余應(yīng)變表現(xiàn)出與軸向一致的規(guī)律。
　?、蹮o(wú)應(yīng)力靜置時(shí)間間隔的存在一定程度上加速了鹽巖疲勞過(guò)程中塑性變形的積累，且時(shí)間間隔越長(zhǎng)，殘余應(yīng)變積累速度越快，鹽巖疲勞壽命越低。
　　④峰后循環(huán)內(nèi)彈性模量在時(shí)間間隔前后表現(xiàn)出差異，波動(dòng)性顯著，且時(shí)間間隔前彈性模量平均水平大于時(shí)間間隔后彈性模量平均水平；

5、泊松比幾乎不受時(shí)間間隔影響，時(shí)間間隔前后泊松比呈幾乎一致的上升規(guī)律。
　?、輹r(shí)間間隔后循環(huán)內(nèi)的聲發(fā)射振鈴數(shù)明顯多于時(shí)間間隔前循環(huán)內(nèi)振鈴數(shù)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的無(wú)應(yīng)力靜置，后續(xù)循環(huán)內(nèi)的聲發(fā)射變得更為活躍，且時(shí)間間隔越長(zhǎng)，此現(xiàn)象越明顯。
　　⑥殘余應(yīng)力在間隔時(shí)間內(nèi)促使位錯(cuò)做反向運(yùn)動(dòng)，有利于其在殘余應(yīng)力作用下歸位并產(chǎn)生新的滑移面，由Bauschinger效應(yīng)導(dǎo)致的反向軟化使鹽巖結(jié)構(gòu)更為松散，加速了塑性變形的積累。
　?、呓Y(jié)合損傷演