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能源科學(xué)發(fā)展的長期性、深層次問題，加快石油儲備基地和天然氣儲氣庫建設(shè)，提高天然氣應(yīng)急調(diào)峰能力成為整個“十三五”期間能源戰(zhàn)略儲備工作的重中之重。
　　與陸上儲罐、海上儲罐兩種能源儲備方式相比，地下鹽穴儲備具有安全和經(jīng)濟(jì)的特點，國際上60％的能源戰(zhàn)略儲備選址于地下。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、天然氣理想儲備場所。
　　在鹽巖地下儲氣庫的運(yùn)行過程中，長期性注氣、采氣勢必使鹽腔內(nèi)圍巖受到周期性荷載作用導(dǎo)致疲勞損傷發(fā)生。在真實情況下，調(diào)峰過程中的注、采氣存在一定時效性，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)過程中夾雜著一定的時間間隔，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庫的運(yùn)行過程，在其他工程施工建設(shè)以及運(yùn)行過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)計了插入多梯度時間間隔因素的間隔疲勞試驗，借助位錯理論和經(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)過程中的時間間隔對鹽巖疲勞壽命的影響機(jī)理。
　?、龠M(jìn)行常規(guī)疲勞試驗和插入不同時間間隔梯度的間隔疲勞試驗，對比兩者的應(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)計數(shù)方法，使得在同一個試件中研究時間間隔對疲勞過程的影響成為可能。

4、疲勞試驗中時間間隔的插入使殘余應(yīng)變原本的連續(xù)發(fā)展趨勢出現(xiàn)分離，時間間隔后（α循環(huán)）殘余應(yīng)變總體大于時間間隔前（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應(yīng)力靜置時間間隔的存在一定程度上加速了鹽巖疲勞過程中塑性變形的積累，且時間間隔越長，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)彈性模量在時間間隔前后表現(xiàn)出差異，波動性顯著，且時間間隔前彈性模量平均水平大于時間間隔后彈性模量平均水平；

5、泊松比幾乎不受時間間隔影響，時間間隔前后泊松比呈幾乎一致的上升規(guī)律。
　?、輹r間間隔后循環(huán)內(nèi)的聲發(fā)射振鈴數(shù)明顯多于時間間隔前循環(huán)內(nèi)振鈴數(shù)，經(jīng)過一定時間的無應(yīng)力靜置，后續(xù)循環(huán)內(nèi)的聲發(fā)射變得更為活躍，且時間間隔越長，此現(xiàn)象越明顯。
　?、逇堄鄳?yīng)力在間隔時間內(nèi)促使位錯做反向運(yùn)動，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