锦州某地下水封洞库工程渗流场数值分析

以锦州某地下水封洞库工程为例,对研究区的水文地质条件、洞库结构和人工水幕系统进行了概化,建立了地下水封洞库在无水幕、有水平水幕、有水平水幕和垂直水幕3种条件下的三维地下水渗流数值模拟模型,模拟了地下洞库周围的地下水渗流场;利用建立的地下水渗流数值模型预测了3种条件下洞库周围地下水等水位线扩展情况及洞库上方地下水位变化情况等,并对结果进行了对比分析。由分析结果可知,有水平水幕和垂直水幕条件下的地下水等水位线扩展范围和速度比其他2种条件小,因此人工水幕系统在保证地下水封洞库工程有效性和储油安全性以及保护洞库周围地下水环境等方面起到了重要作用。     

某地下水封洞库工程对区域地下水位的影响分析

以某地下水封洞库工程为例,对洞库结构和研究区域水文地质条件进行概化,利用Visual MODFLOW软件建立三维地下水流数学模型,模拟地下洞库周围的地下水渗流场,并利用建立的数学模型模拟预测洞库周围地下水位变化及地下水降落漏斗扩展情况.     

地下水封洞库预选场地的地质适宜性评价

科学合理地选择建设场地是油气能源的水封式地下储存建设中面对的首要问题,其中场地的地质适宜性评价极为关键。通过总结参与的数个地下水封洞库工程实践经验,并分析其它洞库成功经验和失败教训,从储能原理出发提出预选场地的地质适宜性定量评价模型。在建模过程中,首先阐述了场地地质适宜性评价目标和评价指标选取原则;其次从区域稳定性条件、岩体稳定性条件和水压力密封条件3方面建立起含9项二级指标的评价体系;再基于评分法对二级指标进行评分赋值,基于模糊层次分析法得出一级指标权重;最后结合乘积式和加权求和式构建评价模型,并通过Visual Basic平台编程实现。以山东黄岛地下水封石油洞库为例,对评价模型进行应用和检验,结果表明评价模型中的指标可从预可行性研究阶段获取,可行性和可靠性较高,可为相关工程提供依据和参考。     

绿色数字智能爆破在地下水封石油洞库的应用探讨

油气资源事关人类生存、发展和共享,地下水封石油洞库以其安全、环保、经济、占地少、生命周期长等优点在能源储备中越来越受到重视.然而,水封洞库爆破开挖标准高、要求严,对爆破试验、爆破设计、爆破过程控制、爆破监测与评价等方面提出了更高的要求.随着新世纪数字化、智能化的到来,绿色数字智能爆破逐渐进入工业生产领域.对绿色数字智能...     

裂隙倾角对石油洞库水封效果的影响

结合某大型地下水封石油洞库工程,采用离散单元法,运用UDEC软件,模拟了不同工况下,不同倾角裂隙的存在对洞库渗流场的影响,并进而分析了在各渗流场情况下,洞库的水封效果的变化。结果表明:洞库周边的裂隙水压随角度增大而增大,在20°至40°中,裂隙水压快速增大,在40°至70°中,裂隙水压缓慢增大;相同水封措施对倾角较小的裂隙岩体的水封效果比大倾角裂隙岩体的水封效果差,要维持同等的水封效果就需要加大水幕洞水头,但是小倾角洞库的涌水量较大倾角洞库的小。     

地下水封石油洞库工程的灌浆参数模拟分析

以某深埋地下水封石油洞库为研究对象,针对裂隙岩体,采用离散单元法,选用UDEC软件,将浆液设定为宾汉姆流体模型,研究了各灌浆参数的变化对浆液渗透范围的影响。研究结果表明:增大灌浆压力,浆液的渗透范围显著增大,但在高灌浆压力阶段,更多的灌浆压力用于克服围岩的变形;岩体裂隙越密,浆液的渗透范围越大,但变化不明显;增加裂隙隙宽,浆液的渗透范围不断增加,最后趋向平稳;增加浆液的动力黏度,浆液的渗透范围不断减小,最后趋向平稳。     

地下水封洞库岩体质量分级体系研究

由于地下水封洞库多为大跨度、高边墙、不衬砌或少衬砌的地下洞室,因此建库岩体多为质量较好的花岗岩、花岗片麻岩等,但现有岩体质量分级体系不能很好地针对此类工程进行岩体分级。在确定了影响地下水封洞库工程岩体质量分级因素的基础上,考虑RQD值、结构面空间分布、粗糙度、地下水、地应力和储存压力等因素,提出了适用于地下水封洞库岩体质量分级体系(UWCQ),并应用该分级体系进行黄岛地下水封洞库工程的岩体质量评价。证明UWCQ体系对评价地下水封洞库岩体质量是可行的,能满足工程需求。这对地下水封洞库的开挖方式选择、支护方案确定和安全性评价具有重要工程意义。     

地下水封洞库围岩块体失稳矢量分析方法研究

基于对某地下水封洞库库区详细的地质调查和研究,运用块体理论评价围岩块体稳定性。采用块体理论分析方法之一的矢量分析法,分析出地下洞库各开挖面的可动块体,通过力学分析判别出可动块体中的关键块体,计算出其剩余下滑力和失稳形式。结果表明:此地下水封洞库稳定性较好,关键块体主要以结构面②、④单面滑动,且主要分布于洞室顶部。因此施工时应重点监测结构面②、④出露处,同时通过分析研究发现矢量法作为块体理论一种分析方法,能准确分析围岩块体稳定性,对地下水封洞库围岩稳定性评价具有一定的意义,但其在确定关键块体的具体位置,以及对于曲面洞壁块体稳定性分析均有待于进一步完善研究。     

地下水封洞库洞室轴线方向优化方法

地下水封洞库洞室轴线方向对围岩稳定性、支护费用及施工安全等具有重要影响。基于洞库工程特性,提出了洞室轴向综合优化方法和评价指标。首先,依据国内规范确定出洞室轴向可选范围;然后,基于等效连续介质模型和非连续介质模型,以围岩最大位移、塑性区体积、稳定系数及结构面最大剪位移为评价指标,确定出各模型条件下的最优洞室轴向;基于关键块体理论,以支护压力为评价指标,确定出该条件下的最优轴向;最后,全面分析各评价指标计算结果,综合确定出最优洞室轴向。结果表明:构建的数值模型应包含掌子面,以全面反映施工过程安全性;基于强度折减法确定围岩稳定系数时,使用位移-折减系数曲线的位移突变点作为临界折减系数评判方法较计算不收敛评判法更为合理。将提出的洞室轴向综合优化方法应用于山东某地下水封洞库工程,优化结果证实了该方法的可行性和可靠性,可为相关工程提供参考。     

地下水封洞库水幕孔渗控处理及效果分析

为研究地下油气储存洞库水幕孔渗控处理方法及效果,结合实际工程案例,通过渗流计算分析,预测工程巷道充水情况及不同水位条件下的渗水量,在现场开展水幕孔示踪和渗控处理试验,分析灌浆前后围岩渗透特性。采用三维渗流数值分析方法,研究了施工期地下水封石油洞库的渗流场及涌水量受水位初始高程和水幕供水压力的影响,结果表明：主洞室洞壁(含顶板和底板)揭露的裂隙与结构面越多,涌水量越大,地下水位和水幕孔补水压力降低和水幕孔的渗控处理可以大幅减少洞库的涌水量;现场开展水幕孔示踪试验可为下一步洞室注浆及渗控方案提供依据;结构面灌浆对围岩渗透性的密封效果得到验证。     

地下水封洞库储存原油与环氧树脂灌浆材料相容性试验

地下水封洞库储存原油与环氧树脂灌浆材料相容性表现为:2种材料长期接触后可能影响原油品质与灌浆材料固化物性能。为了明确2种材料长期接触的相容性,在模拟工况下开展原油静态浸泡试验,比较试验前后原油的元素含量与环氧固化物的质量、强度、分子结构、表面形貌等变化。结果表明:在40 ℃条件下,原油成分未发生显著变化,未对环氧树脂固化物的力学性能及结构形貌产生不利影响,二者间未发生化学反应。判断在正常运行条件下,原油与环氧树脂灌浆材料具有较好的相容性。     

水电站地下洞室群非线性地震反应数值仿真

为了解水电站地下厂房洞室群非线性地震反应特点,结合某实际工程采用拉格朗日显式差分法进行数值仿真,考虑了初始地应力、分步开挖与柔性支护以及岩体材料弹塑性等影响,考察了主厂房洞室围岩的地震位移、速度、加速度等时、频域反应特征,并对围岩稳定性进行了判别。结果表明,地下岩石洞室围岩的地震反应属低频震动;地震波竖向传播时,洞室围岩壁各点的位移(或速度、加速度)反应波形基本相似,且几乎同步;地震作用不利于洞室的稳定。     

大型地下洞室群开挖的三维弹塑性有限元分析

基于弹塑性围岩理论，对构皮滩水电站地下洞室群的开挖进行了有限元数值模拟，对开挖后围岩的位移场、应力场及塑性区特征进行了比较分析。结果表明，构皮滩水电站整个洞室群的围岩基本上是稳定的，但在局部工程部位（洞室群的两洞相交处和岩体节理劈理出露部位等）出现了较大位移和应力集中，施工过程应注意合理支护。     

块体理论在地下水封石洞油库围岩稳定性的分析与应用

选址在围岩条件较好的地下水封石洞油库工程,围岩失稳情况以洞壁局部块体失稳为主。为了分析洞室局部块体失稳的可能性,通过现场调查,按照块体理论,首先找寻可能形成的块体,然后确定块体的滑移方式,最后利用现场调查的各项参数计算块体稳定性系数,评价块体的稳定性。按照该理论,利用Unwedge程序进行分析计算,部分计算不稳定块体方量与实际块体塌落方量相比,计算值偏小,这主要为该程序计算的块体为关键块体。总之,分析结果与实际情况基本相符。     

我国水封石洞油库研究现状及思考

地下水封石洞油库是最好的储油形式,建设需求迫切。受限于国外技术封锁,国内多个大型洞库都是在缺乏必要的技术标准和建设标准的情况下直接进入工程实践,因此也带来了诸多挑战。通过对水封石洞油库相关文献的梳理,深化了对我国水封洞库选址、围岩稳定、围岩渗透性、水幕系统设计及应用、渗控等关键技术的理论和实践认识。当前洞库勘探、设计、施工仍主要基于连续介质理论和方法,对岩体中裂隙控制作用的认识和研究还不够充分,是导致目前洞库工程实施困难的首要原因。结合当前工程实践中面临的问题,提出水封洞库后续工作中应继续加强基础研究工作力度、加强总结和规范编制工作力度、进一步放开行业准入资格等建议。     

地下水封石洞油库锚喷支护结构承载特性分析

洞库锚喷支护体系的应力分析及围岩与喷射混凝土的联合承载是地下水封石油洞库开挖支护的重点关注对象。基于ANSYS有限元计算软件模拟了地下洞室的开挖,研究了洞室的变形稳定和支护体系的受力状况,并引入薄层单元考虑洞室围岩与喷射混凝土的粘结强度,探讨了喷射混凝土与围岩的工作状态。研究表明:由于洞库围岩完整性好、强度高,地下洞室围岩变形较小,且以线弹性变形为主,为安全考虑宜及时完成支护,防止局部受节理裂隙面影响出现掉块现象。敏感性分析表明,在水幕压力作用下,当粘结强度＜0.6 MPa时,在边墙部位开始出现喷射混凝土脱离,当粘结强度＜0.5 MPa时,大部分出现脱离现象,因此需要注意喷射混凝土施工质量,加大现场粘结强度试验检测。     

地下厂房复杂渗流场数值分析及工程应用

以某抽水蓄能电站地下厂房为例,探讨了渗控措施对地下厂房洞室围岩渗流特性的影响。依据裂隙岩体等效-离散耦合模型,结合固定网格虚流量法和排水子结构法,建立了大型地下洞室群的渗流有限元模型;对采用防渗帷幕和排水孔幕等渗控措施的地下洞室群围岩,在不同工作条件下的渗流进行了分析。计算结果表明:渗控措施对洞室群围岩的渗流起到了良好的控制作用。计算结果可为类似工程设计提供理论依据和指导。更多还原     

文登抽水蓄能电站地下洞室群复杂渗流场的数值模拟分析

文登抽水蓄能电站由引水系统、地下厂房系统和尾水系统以及上下库组成。复杂地下厂房洞室群、上下库大坝防渗系统以及压力管道上方的平洞和密集排水孔幕构成了文登抽水蓄能电站复杂的防渗排水系统。采用GWSS（Ground water Simulation System）软件对文登抽水蓄能电站工程区复杂的渗流场进行了数值模拟分析,重点研究了抽水蓄能电站正常运行后工程区复杂渗流场特性、引水系统管道的外水压力和上水库防渗效果。研究结果表明：在高压隧洞下水平段上部设置排水洞和排水孔幕的排渗方案,对引水管道和岔管具有显著排水降压作用,使该区域的渗控效果满足要求。     

基于DE-LSSVM的地下洞室群支护参数智能优化

为解决大型地下洞室群三维支护优化计算量大、耗时长的问题,提出了一种基于差异进化算法(DE)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的三维支护优化方法。该方法利用正交设计和FLAC^3D三维数值模拟构造学习样本,再用差异进化算法搜寻最优的LSSVM模型参数,由此构建支护参数与评价指标之间的非线性映射关系,最后用差异进化算法从一定约束条件下的全局空间中搜索最优的支护参数。利用该方法对某水电站地下洞室群上部开挖支护参数进行了优化,提出了经济合理的支护参数,确保了工程开挖稳定,说明该方法在大型地下洞室群三维支护优化中具有良好的应用价值。     

基于分形理论的渗透结构面渗流特性研究

渗透结构面是岩体结构中渗透能力较强、系统分布规律较明显的岩体结构面,它是一个粗糙裂隙面。基于渗透结构面明显的分形特征,本文采用分形几何方法模拟渗透结构面的几何形态和分形特征,进而通过渗流数值分析来进一步研究渗透结构面的渗流特性。