在北海油田，白堊巖是一種主要的石油儲集層。石油被開采之后，孔隙壓力降低，導(dǎo)致儲油層壓縮。為了阻止沉降，將海水注入儲油層恢復(fù)孔隙壓力，但是這種方法反而使得海底沉降進(jìn)一步加劇。通過室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)，白堊巖的強度與飽和流體的性質(zhì)有較大的關(guān)系，油飽和的白堊巖比水飽和的白堊巖強度高很多。目前最流行的做法是考慮毛細(xì)作用，將非飽和土的方法應(yīng)用在白堊巖中。但是試驗證明將油換成乙二醇和甲醇時，同樣會增大白堊巖的強度，這兩種流體均與水混溶，不存在毛細(xì)作用，所以毛細(xì)效應(yīng)并不能完全解釋這種行為。

中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所土動力學(xué)組韋昌富研究員及其研究團(tuán)隊提出了一個考慮微觀物理化學(xué)作用力的白堊巖的本構(gòu)模型，充分解釋了白堊巖的化學(xué)流體敏感性。該模型考慮了兩種水弱化機理：毛細(xì)作用，白堊巖和飽和流體之間的物理化學(xué)作用。模型采用修正劍橋模型為基礎(chǔ)，以粒間應(yīng)力作為本構(gòu)變量。該粒間應(yīng)力是基于真實孔壓的概念，考慮了微觀的物理化學(xué)作用力，包括Donnan效應(yīng)、毛細(xì)和吸附；從而可以將化學(xué)和力學(xué)加載采用同一個屈服面表示。為了考慮白堊巖和孔隙流體的相互作用，引入粒間壓力作為額外的硬化變量來表示微觀的物理化學(xué)作用力對前期屈服應(yīng)力的硬化作用。通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，證明了該模型可以采用同一套參數(shù)來模擬不同流體飽和的白堊巖的化學(xué)-力學(xué)耦合特性。

上述工作發(fā)表在Géotechnique雜志上，得到國家自然科學(xué)基金青年基金（11502276）及面上等項目（41572293）的資助。