天然氣水合物被認(rèn)為是本世紀(jì)最具潛力的新能源，其巨大的能源儲(chǔ)量吸引了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，目前室內(nèi)模擬原位含水合物沉積物的制樣方法依然沒(méi)有得到有效解決。

　　原位土中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的地質(zhì)作用，水合物的飽和度較高，由于甲烷氣體的溶解度太低，水氣界面的限制使水合物合成極其緩慢，在室內(nèi)使用飽和法制備含水合物土?xí)r，很難合成和原位一樣高飽和度的試樣，但通過(guò)水合物粉混合法制樣可解決該問(wèn)題。然而傳統(tǒng)制備純水合物的方法只是通過(guò)機(jī)械攪拌水體形成氣泡的方法增大氣體與水的接觸面積來(lái)合成水合物，但這種方法合成水合物的時(shí)間較長(zhǎng)且制備的效率很低，合成后也不易與土樣混合制備土樣。

　　中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所韋昌富研究團(tuán)隊(duì)圍繞該問(wèn)題研制了氣體水合物噴射合成裝置（圖1），該裝置通過(guò)在高壓低溫的環(huán)境中噴射水霧，氣體在與水霧接觸后會(huì)快速合成水合物粉末，如何控制水壓和氣壓的大小，如何控制水霧的粗細(xì)才能使噴出的水霧合成水合物是該裝置主要解決的問(wèn)題，在噴射合成水合物的過(guò)程中，可通過(guò)反應(yīng)釜上的視窗觀察水合物合成的過(guò)程，水合物制備過(guò)程耗時(shí)短，效率高，隨用隨制，為制備純水合物提供了便利。

　　使用合成的水合物粉制備含水合物土進(jìn)行直剪試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，與非飽和制樣法相比，水合物粉混合法表現(xiàn)出明顯的摩擦材料的特性（圖2），相同水合物飽和度下，水合物粉混合法制備土樣的強(qiáng)度低于非飽和法制備土樣的強(qiáng)度。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于《巖土力學(xué)》，相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)專利，研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助（51939011）。

　　論文鏈接：http://ytlx.whrsm.ac.cn/CN/10.16285/j.rsm.2020.1847

圖1  水合物噴射合成裝置及其水合物噴射過(guò)程 

　　　　  圖2 不同賦存模式下含水合物土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線對(duì)比

（文/圖 土動(dòng)力學(xué)組）