考虑水合物沉积物胶结破坏与多组分耦合的弹塑性本构模型构建

为解决天然气水合物赋存沉积物(GHBS)力学稳定性评估难题，研究人员通过胶结破坏力学与微观力学机制研究，创新性建立了融合破坏率与应力集中张量方程的宏-细观本构模型。该模型能精准预测不同组分/环境因素下GHBS变形特征，参数确定简便，为储层工程安全评估提供重要理论工具。

　　

这项突破性研究揭示了天然气水合物赋存沉积物(Gas Hydrate-Bearing Sediments, GHBS)力学行为的核心机制。科研团队从胶结破坏(bonding breakage)和多元物质组成(composition)的物理本质出发，构建了全新的弹塑性(elastic-plastic)本构模型(constitutive model)。

通过微观力学(micromechanics)和破坏力学(breakage mechanics)双重视角，发现实验因素通过改变材料内部组成、胶结结构和破坏进程来调控宏观力学响应。基于此，研究提出了创新的"宏-细观"(macro-meso)理论框架，巧妙结合弹塑性自洽方法(self-consistent method)和二元介质模型(binary medium model)，建立了包含破坏率(breakage ratio)和应力集中张量(stress concentration tensor)的本构关系。

该模型展现出强大的预测能力：对不同组分和环境条件下的GHBS变形特征均能准确模拟，且参数确定流程简便。这项成果为天然气水合物储层的力学稳定性评估提供了关键理论工具，对新能源开发具有重要工程指导价值。