某地下储油洞库围岩块体稳定评价与支护分析

当前,我国石油储库建设处于非常重要的发展期,地下储油洞库的围岩稳定性分析评价是影响储库设计的重要内容。因洞库区域岩体内各种地质缺陷的存在、岩体结构特征的复杂性和探测手段的局限性,以及当前裂隙岩体稳定分析技术的发展水平局限性,致使洞库围岩稳定分析的难度很大,成果的可靠性仍然不足。地下储油库通常浅埋于硬岩中,洞室围岩失稳往往表现为结构面切割形成的块体失稳,采用块体理论可以对结构面不同组合形成的可动块体及关键块体进行识别,并对这些块体进行稳定性评价和支护分析。本文以某地下储油洞库为例,首先分析洞库区域结构面发育特征,并采用全空间赤平投影分析不同结构面组合形成的可动块体。在此基础上识别关键块体,并根据其形态特征进一步确定支护块体,最后根据多种支护块体所需的支护力计算结果,给出了如何确定洞室围岩支护设计参数的分析方法。

基于权重反分析和功效系数法的地下储油洞库围岩分类模型及应用研究

选取岩石抗压强度、完整系数、结构面状态、地下水发育情况、洞轴线与软弱结构面的夹角作为地下储油库工程围岩稳定性的评价因素,并采用权重反分析的方法确定各指标的权重,建立了基于权重反分析方法和功效系数法的洞库围岩稳定性评价模型。最后,将建立的围岩分类模型应用于实际工程,通过与实际开挖结果对比表明,模型判别结果与实际开挖揭露围岩类别相吻合,证明了该方法用于地下储油洞库围岩分类的合理性和有效性,为地下储油洞库围岩稳定性判别提供了一种新思路。

基于正交试验设计的某地下储油洞库群支护优化

针对某地下水封储油洞库群的实际工程情况,基于正交试验设计方法,选取锚杆长度、锚杆间排距、喷射混凝土厚度和钢拱架间距4个因素,各个因素分别设立3个水平,确立9组试验方案,采用FLAC3D数值模拟软件进行相关模拟试验,最后以关键点位移及塑性区体积为评价指标对试验结果进行分析以优化洞库群支护方案.结果表明,钢拱架间距影响最显著,锚杆间排距及长度影响最弱;优化后的支护方案为锚杆长度5 m、锚杆间排距2 m×2 m、喷射混凝土厚度120 mm、钢拱架间距1.5 m.该研究成果能够有效保证该工程区围岩的稳定.

地下水封储油洞库各向异性渗流特征的数值模拟

以某地下水封储油洞库为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件分析了施工期与运营期地下水渗流场的分布规律,并比较了裂隙岩体渗流各向同性与各向异性两种工况下孔隙水压力分布的差异,最后计算了围岩渗水量.结果表明,人工水幕系统对于保证洞库水封起到至关重要的作用;采用裂隙岩体渗流各向同性评估洞库间岩柱的稳定性更为安全;利用数值模拟方法计算得到施工期及运营期单洞库渗流量分别为1 130 m3/d和775 m3/d.

基于摄影测量技术的地下储油洞库岩体稳定性分级及力学参数确定

岩体分级是评价地下工程岩体稳定性及确定岩体力学参数的基础。以辽宁某地下水封石油洞库为工程背景,借助三维数字摄影测量系统对洞库4北5个测点进行现场原位节理扫描,获取节理几何参数。采用RMR及GSI分类方法对各测点进行稳定性分级,得出洞库岩体等级为Ⅰ~Ⅲ级,总体稳定性较好。最后,根据分级结果,采用Hoek-Brown准则计算得到了不同测点处的岩体力学参数,为工程数值模拟计算提供了基础数据。

瞬变电磁法在地下储油洞库水幕质量检测中的应用

地下水封储油洞库水幕形成的质量是工程建设的关键,但是现阶段的检测方法均不能直观判断洞库整体水幕的形成质量,且都具有一定的盲目性。文中主要通过对储油洞库的水幕巷道两个测段进行水幕质量检测,对充水前后的视电阻率等值线图加以分析,来判断水幕的形成质量。分析结果表明:利用瞬变电磁对低电阻体(含水体)的高敏感性,对水幕形成(水幕孔充水)前后洞库水幕区岩体内的裂隙以及节理等构造的含水情况进行检测,并加以对比分析,可以直观地判断水幕的形成质量。

储油洞库油气爆炸燃烧建模与数值分析

以储油洞库油气爆炸为研究对象,分析洞库油气爆炸燃烧的特点,建立了基于湍流燃烧模型的油库油气爆炸燃烧分析模型。通过仿真模拟分析,对洞库内油气爆炸燃烧的特性进行了分析,验证了模型的实效性。从而为分析储油洞库油气爆炸燃烧的特点,进行下一步更深入的研究,确保洞库安全提出了一条有效的解决途径。

地下水封储油洞库渗流及油品储存试验研究

文章以实际地下水封石油洞库为原型,在室内构建了花岗岩的洞库模型,以等比例缩尺设计了水平裂隙和倾斜裂隙,并开展了渗漏、油品储存试验。对比了裂隙渗透系数的立方定律计算值和达西定理计算值,发现达西定理计算值只有立方定律计算值的15%左右。观察与计算了油水界面的变化规律及渗流场的运动规律,得出:连通器原理可用于计算地下水水位提升时的油水界面,地下水位小幅度下降时水垫层排水有助于保持洞室内储油的稳定。

某地下储油洞库群开挖对围岩稳定影响分析

施工过程对地下工程围岩稳定性具有重要的影响。以辽宁某地下水封石油洞库为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件进行了洞库群施工过程仿真模拟,分析了围岩应力场、位移场、塑性区动态变化规律,得出了动态开挖对围岩稳定性的影响,为工程施工提供了理论依据。

大型地下水封储油洞库施工风险分析与控制

针对某大型地下水封储油洞库规模大、工程施工技术复杂、安全性要求高、不可预见风险因素多的特点,对模糊网络分析法进行了改进,并应用于该洞库施工风险评价。基于指标体系的全面性、可行性、客观性等原则,建立了施工风险两级评价指标体系,并对二级指标进行单因素评价,得到模糊关系矩阵;经过计算进而得到该洞库施工风险的整体风险水平和各个风险因素相对于整体风险的重要度排序,且综合评价结果为较高风险;针对重要度排序高的风险因素,分别提出了具体的风险控制措施。研究成果可为今后国内地下水封储油洞库施工过程中的风险分析与控制提供有益的借鉴和参考。

岩体质量分级Q系统在某地下储油洞库设计中的应用

Barton于1974年首次提出了岩体质量分级Q系统,在许多国家得到了广泛应用,经过多次修正、完善,现已成为目前国际上最流行的岩体分级系统之一。文章基于2002版Q系统的支护设计,并结合某地下储油洞库工程应用实例,验证了Q系统可成功地应用于地下储油洞库,并在实际工作中,就Q系统应用时的具体参数取值遇到的问题进行了合理解释。工程伊始,同时采用RMR系统和Q系统2种岩体质量分级系统,可建立Q与RMR的关系式,利用RMR系统确定岩体自稳时间,从而为合理确定支护施作时间提供指导,为保证应用Q系统的正确性,建议有经验的地质工程师在现场对岩体质量进行评价。

地下水封储油洞库岩体分级与支护技术研究

地下水封储油洞库是目前世界上石油战略储备的重要设施,为了保证该类大断面洞库的稳定,需要对洞库岩体质量进行准确评价,以便进行合理的支护设计。以某地下水封储油洞库为工程背景,选取4北洞室3个典型地段作为试验地点,采用现场工程地质勘察、三维摄影测量系统(Shape Metri X 3D)及地质雷达测试技术相结合的手段,查明各地段围岩的工程地质特征及节理分布情况,应用Q系统分类法对试验地点岩体进行稳定性分级,依据工程类比和相关规范确定试验地段的支护方案,并运用FLAC3D数值模拟及现场监测的方法对支护效果进行检验。结果表明,设计支护方案合理,能够保证围岩的稳定。

地下水封储油洞库工程安全监测设计

由于地下水封储油工程工作环境特殊以及空间结构复杂,为了解整体结构的受力变化情况,确保地下水封储油洞库安全、健康、稳定,必须对其进行安全监测。根据地下水封储油洞库结构设计特点,结合地下洞室群安全监测设计经验,利用我国在建的某地下石油储备洞库,对安全监测设计布置方案及仪器设备选型进行了分析和研究。其结论对我国地下水封储油洞库的安全监测具有借鉴意义。

裂隙岩体渗透各向异性对地下储油洞库水封性的影响规律

为研究岩体渗透各向异性对地下储油洞库的水封性影响规律,建立油库单一洞室的二维等效连续介质模型,用不同渗透张量表征岩体渗透各向异性的不同情况,并开展数值模拟。从洞室周围水压力、渗流场和涌水量等角度对模拟结果进行分析,并评价了洞室水封性。结果表明:岩体各向渗透性较均匀时,储油洞室水封性要求相对一致,有利于水幕系统的统一设计和施工处理,容易通过设置的水幕系统保证洞室整体的水封密闭;岩体最强渗透方向在45°~90°之间时,有利于水幕系统的水压力向下传递,形成高水力梯度区包围洞室,保证洞室密封。

地下水封储油洞库变形Verhulst灰色预测模型

利用监测资料对围岩变形进行预测是地下水封储油洞库建设的关键技术之一。根据地下水封储油洞库围岩变形的特性,选择Verhulst灰色预测模型,研究了短序列测值条件下围岩变形的预测方法,并给出了工程实例。

储油洞库地下水流系统影响因素权重分析

为了评价影响储油洞库地下水流系统各因素的权重,利用层次分析法,结合山东某大型地下水封储油洞库工程实例,对影响储油洞库地下水流系统的水幕系统关键设计参数(水幕钻孔注水压强、水幕系统高度、水幕钻孔间距和水幕系统宽度)、储油工况等因素进行多因素综合分析。结果表明:水幕系统注水压强的权重最大,是影响储油洞库地下水流系统的主要因素;储油洞库建造期水幕系统是控制地下水流系统的关键,运行期地下水流系统主要通过水幕钻孔注水压强控制。

GFRP锚杆用于地下水封储油洞库支护可行性分析

地下水封储油洞库技术是当前被广泛采用的一种储存原油的技术,但其洞库内壁岩层的整体稳定性一直是制约其发展的难题。钢筋锚杆可用于洞库内壁岩层支护,但是钢筋锚杆的腐蚀性使其具有一定的局限性,非金属材料锚杆用于地下水封储油洞库支护亟待研究发展。针对这一问题,从地下储油洞库内壁岩体稳定性、GFRP锚杆特性等方面展开讨论,对GFRP锚杆用于地下水封储油洞库支护可行性进行分析。

地下水封储油洞库施工安全监测及稳定性分析

以某大型地下水封储油洞库为依托,对其储油洞室施工阶段的洞周变形、围岩内部位移、锚杆应力、松动圈等监测数据进行了统计分析,得出了监测数据的变化范围和变化规律,并分析了洞室稳定性,验证了各监测技术在大型地下洞库的适用性。

地下储油洞库水幕系统设计及连通性测试方法研究

依托某地下储油洞库工程,对水幕系统设计及连通性测试方法进行研究。研究结果表明:水幕孔布置方式与岩体结构面密切相关,本工程以动态设计为理念,采用混合布置方案,水平和垂直水幕孔初步设计间距分别为10m和20m;结合工程特点,确定了影响水幕孔施工质量的主要因素:设备选型、钻机速度、钻孔定位等;系统介绍了水幕孔现场注水回落试验、分区有效性试验和全面水力试验方法,根据水幕孔连通性的判别准则,对标段水幕孔连通性进行了评价与动态设计。研究成果可为类似工程建设提供参考。

地下储油洞库岩体破坏机理与极限应变破坏标准研究

文章开展了岩体材料的受力破坏过程分析,在现有工程材料极限应变计算方法的基础上,通过围岩力学参数等效岩块,开展数值试验,获取了储油洞库不同围岩级别的围岩岩体材料破坏时的弹塑性极限应变标准,得出了不同围岩级别等效岩块的极限剪应变。