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水合物开采多因素作用诱发海底滑坡风险评估

水合物分解；海底边坡；稳定性；可靠性

赋存于深海浅层沉积物中的天然气水合物作为新型清洁能源载体，在相态转移过程中产生部分水和大量天然气，这一相变过程不仅弱化了水合物与土颗粒之间的胶结能力，同时产生了超孔隙压力。相较于Nixon-Grozic修正模型，通过引入气体压缩性参数和非理想气体状态方程修正后的本构模型，其超孔隙压力计算结果更符合工程实际。地震的附加作用力通过改变土体结构强度会显著影响天然气水合物赋存边坡的安全性。基于无限斜坡随机场理论，系统分析了竖向地震作用与孔隙压力变化对边坡失稳概率的正向促进效应与负向抑制效应。以中国南海第二次水合物试采矿藏为例，分别在不考虑超孔隙压力、基于Nixon-Grozic修正模型和考虑非理想气体修正模型条件下计算海底边坡的安全系数。结果表明：随着储层中水合物分解程度的加剧，在不考虑超孔隙压力的情况下，海底边坡安全系数呈现逐渐下降趋势；而采用Nixon-Grozic修正模型及其非理想气体修正模型进行模拟时，海底边坡安全系数均表现出先降后升的非单调变化特征，且前者计算结果始终低于后者。值得注意的是，当考虑水合物储层力学参数的空间变异性时，通过概率分析方法计算得出的边坡失效概率显著增大，这表明水合物分解过程会严重削弱边坡的结构可靠性。