天然氣水合物被認為是本世紀最具潛力的新能源，其巨大的能源儲量吸引了國內外學(xué)者的廣泛關(guān)注，目前室內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(cháng)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，在室內使用飽和法制備含水合物土時(shí)，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。然而傳統制備純水合物的方法只是通過(guò)機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(cháng)且制備的效率很低，合成后也不易與土樣混合制備土樣。

　　中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所韋昌富研究團隊圍繞該問(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)反應釜上的視窗觀(guān)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，試驗結果表明，與非飽和制樣法相比，水合物粉混合法表現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度低于非飽和法制備土樣的強度。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于《巖土力學(xué)》，相關(guān)技術(shù)已申請專(zhuān)利，研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目的資助（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力-應變關(guān)系曲線(xiàn)對比

（文/圖 土動(dòng)力學(xué)組）