《表3 岩石冻结与消融后的力学参数表[27]》

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《寒带海域永冻层的力学特性对油气钻井的挑战》

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注：内摩擦系数定义为内摩擦角的正切值。

冰冻的物体通常对温度是很敏感的。当井筒环境温度变高，永冻层开始融化，其力学性质也会发生改变。从表3可以看出[27]，不同岩性的岩石消融后，其黏聚力比冻结状态下的黏聚力均要变小，冰冻消融后岩石的弹性模量也会有明显降低，地层稳定性会大大降低。也就是说，冰冻岩石由于热作用而发生消融后，其力学性质会变差，变形性会增强，这种变化程度由地层中冰的数量以及裂缝的填充程度和性质决定，冰的含量越多，这种变化越明显，所引发的地层强度降低的程度也就越大。造成这种情况的机理在于，当温度升高时，岩石内部的冰发生融解，伴随这一过程的是在冻结时产生的冻结应力得到释放，同时会产生水分并会发生迁移[25，27-28]，水的产生弱化了地层颗粒之间的胶结作用，使地层强度降低；另外，还需指出的是，实际上在地层发生冻结时，由于水在液相变为固相冰的过程中发生体积膨胀，会产生冻胀力，由于这种冻胀力相对于某些胶结强度较弱的地层岩石颗粒具有破坏作用，故造成岩石内部出现了局部损伤，产生了一定数量和尺寸的裂缝[27-28]，如果考虑这种因素的话，永冻层发生融解后，其强度将会进一步发生弱化。