了解水合物沉积物在小应变条件下的动态响应，是评价天然气水合物地层在海平面上升、地震等自然作用力以及人工活动(如水合物储集层采气)作用下稳定性的一个基本问题。

我实验室王冬冬博士针对这一问题，利用自主搭建的水合物共振柱实验系统，研究了不同孔隙度、饱和度的四氢呋喃水合物（THF）沉积物，在不同围压、应变条件下的动力学特性。阐明了水合物分布模式的转变，所引发的不同孔隙度和饱和度水合物沉积物在不同围压和小应变条件下动力学响应发生改变的规律。为全面了解含水合物沉积物的动力学特性提供了依据。并于期刊Journal of Natural Gas Science and Engineering发表了相关论文《Dynamic responses of THF hydrate-bearing sediments under small strain: Resonance column test》。

论文中的主要结论如下：

（1）当围压增加或剪应变减少（围压恒定），剪切模量呈指数上升，而阻尼比呈指数下降。在围压相同的条件下，剪切模量、阻尼随饱和度的增加而上升，而剪切模量的应力（围压）敏感指数（b）随饱和度的增加呈现出明显的下降趋势。当沉积物中的水合物以孔隙填充型为主，剪切模量与孔隙度负相关，阻尼和敏感指数b与孔隙度正相关。当水合物以骨架支撑型为主时，剪切模量和阻尼与孔隙度成正比，敏感指数b与孔隙度成反比，而且剪切模量和阻尼比的值出现“跃升”，敏感指数b明显降低。

当沉积物中的水合物以孔隙填充型（Ⅲ）为主时，水合物主要以结晶颗粒的形式填充于沉积物孔隙之中，对沉积物颗粒的胶结作用很弱，孔隙对剪切模量的影响占主导，因此，Sh=15~55%的水合物试样的剪切模量与孔隙度负相关，而敏感指数b与孔隙度正相关。当沉积物中的水合物以骨架支撑型（Ⅳ）为主时，随着水合物含量增加，水合物与沉积物颗粒之间的胶结作用会快速增强，水合物对剪切模量的影响占优势，因此，Sh=75%的水合物试样的剪切模量与孔隙度正相关，敏感指数b与孔隙度负相关。

水合物与沉积物颗粒表面之间极有可能存在未转化的水膜，其可能是导致阻尼（衰减系数）随水合物含量增加而上升的根本原因。粉砂质水合物储层的衰减系数，可近似由公式计算获得。

论文链接：《Dynamic responses of THF hydrate-bearing sediments under small strain: Resonance column test》