浅论黄岛地下水封洞库水封条件和围岩稳定性分析与评价

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1、劣参未交博士学位论文jS王S260黄岛地下水封洞库水封条件和围岩稳定性分析与评价‘’‘andevaluatiqofsealcondil"AnalysisandevaluationofwatersealconditionandsurroundingrockstabilityforHuangdaowatersealedundergroundpetroleumstoragecavernsinrock作者：时洪斌导师：刘保国北京交通大学2010年6月]学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保

2、留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：咿嘁导师签名：‘歹∑签字日期：≯l·年‘月丹日签字日期：)-olo年●中图分类号：TE822UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文黄岛地下水封洞库水封条件和围岩稳定性分析与评价Analysisandevalu

3、ationofwatersealconditionandsurroundingrockstabilityforHuangdaowatersealedundergroundpetroleumstorage作者姓名：时洪斌导师姓名：刘保国学位类别：工学学科专业：岩土工程cavernsinrock学号：05115245职称：教授学位级别：博士研究方向：地下空间的北京交通大学2010年6月开发与利用●致谢本论文的工作是在我的导师刘保国教授的悉心指导下完成的，刘老师严谨的治学态度、科学的工作方法和博大精深的专业知识

4、给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢五年来刘老师对我论文上的指导和生活上的关心。岩石力学教研室的乔春生教授和刘开云老师在学习和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向两位老师表示衷心的谢意。中国地质大学的张杰坤教授、北京科技大学的纪洪广教授以及北京交通大学的张顶立教授和陈文化教授对于我的科研工作和论文都提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，师弟李少刚、崔少东、徐冲，师妹李英杰对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。感谢土建学院研究生科徐春玲和窦学军两位

5、老师在本人担任班长期间给予的帮助，感谢土建博士0501班全体同学对我工作的支持和鼓励。感谢身在北京的大学同学：王存文博士(后)、李文博士、孙崇亮博士(后)、张振德高工。感谢你们的支持和鼓励。特别感谢爱妻吕亚琳无怨无悔地在我清苦的博士求学阶段中给予我精神上的鼓励和物质上的保障。我付出的很少，但从妻子那里获得了很多，以后我会加倍珍惜这份来之不易的感情。同时还要特别感谢岳父岳母对我的宽容、理解和支持，他们使我能够在学校专心完成我的学业。最后感谢我的母亲、妹妹和已故的父亲，希望论文的顺利完成可以让含辛茹苦的母亲感

6、到欣慰，并以此告慰九泉之下的父亲。北京交通大学博士学位论文中文摘要摘要：为了对水封式地下储油洞库群进行稳定性分析评价，从水封系统和洞库群围岩稳定性两方面进行研究。水封系统的研究在总结论述水封实验室试验的基础上，通过数值模拟和参数设计得到了水封泄漏的机理，优化了各水封参数的选取；洞库群围岩稳定性研究通过复杂模型的三维数值模拟，得到了水封条件下围岩稳定评价的各指标值，优化了洞库群的施工布置和开挖方案。具体研究内容如下：(1)在充分分析库区工程地质条件的前提下，以最大位移值为试验指标，通过正交试验确定了围岩力学

7、参数的值和权重关系，结果表明围岩的弹性模量是影响最大位移值的最重要因素，其次是泊松比和内摩擦角，而抗拉强度和粘聚力影响最弱。在确定了围岩力学参数的基础上，分别以最大位移值、塑性区体积和拱顶垂直水力梯度为试验指标，通过正交试验确定了洞库的几何参数。另外根据库区提水试验结果和公式计算，得到了水文地质参数。(2)通过分析库区应力场和渗流场特征，建立了用于储库应力场与渗流场耦合作用分析的孔隙型等效连续介质数学模型，并给出了有限元法和有限差分法求解步骤。(3)在总结分析水封洞库泄漏实验室试验及微观机理的基础上，为了

8、模拟储库的油气泄漏情况，采用非饱和地下水流及热流运移程序TOUGH2的TMVOC模块，进行了四种不同储油条件下的数值模拟，油品采用LPG(丙烷)。模型在TOUGH2TMVOC的图形化界面程序PETRASIM中建立，分为无水幕和有水幕两种情况。数值模拟结果表明人工水幕系统可以十分有效地防止地下储油库的泄漏，保证气密和液密条件；在围岩饱和的情况下，即便是存在高导水率的大裂隙和断层(小于围岩渗透率的102倍)，由于其处于饱和状态下，