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.     

围岩灌浆深度对水封石油洞库水封效果的影响

地下水封石油洞库的水封措施直接影响洞库储油期渗流场及水封效果,围岩灌浆能显著改变地下洞库渗流场,进而影响洞库的水封效果.本文以我国首个大型地下水封石油洞库为例,研究在有无设置水幕、是否降雨的情况下围岩灌浆深度对洞库水封效果的影响.采用应力-渗流耦合理论,建立地下洞库有限元分析模型,利用大型商业软件ABAQUS设计多种计算方案进行数值模拟.通过模拟得到不同计算方案下孔隙水压力云图、洞库涌水量以及水封厚度数据.分析计算结果得出如下结论:全断面灌浆能有效防止储油期储油泄露;灌浆深度的增加能有效减少储油期洞库涌水量,提升洞库水封性能;灌浆深度为6 m时,该洞库水封厚度已足够,涌水量也较小.     

地下水封洞库施工期洞室围岩变形松弛典型特征与规律

地下水封洞库施工期洞室围岩变形松弛特征与规律对其稳定性评价与灾害防治具有重要意义。基于地下水封洞库工程特征与典型洞库工程实例,整理分析了大量洞室围岩内部变形、表层变形、波速与锚杆应力等监测数据。结果表明：预埋的多点位移计测点位移主要为0.5-3mm,收敛位移监测值主要为4-8mm,拱顶沉降监测值主要为3-6mm,围岩时效变形不明显;围岩变形与爆破开挖有关,当掌子面或后续台阶开挖面接近监测断面时,变形出现陡增;围岩质量越差,开挖面空间效应越不明显;基于典型围岩特征曲线经验公式,结合预埋的多点位移计监测数据与数值模拟,提出了地下水封洞库洞室围岩损失位移确定方法,发现损失位移占最终收敛位移50%-60%;基于波速变化率提出围岩松弛程度评价指标,发现围岩最大松弛程度约为0.47,松弛深度为1.5m;洞室围岩锚杆受力普遍较小,锚杆拉应力与围岩变形基本同步变化。     

天荒坪抽水蓄能电站地下洞室群合理开挖顺序研究

首先根据地下结构问题的特点,简要介绍了地下结构工程进行三维弹塑性有限元分析应注意的几个问题。在此基础上,独立编制了相应的三维弹塑性有限元程序,应用该程序对天荒坪抽水蓄能电站地下洞室群地数值计算,计算中模拟了地下洞室的几种开挖顺序,考虑洞室间的相互影响及工作性状,从而确定出最合理的开挖顺序。     

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。     

某地下水封洞库工程水幕系统设计初步研究

人工水幕系统对地下水封洞库长期稳定运行十分重要。结合某地下水封洞库,采用理论分析和数值计算的方法,对水幕系统的设计进行初步研究。研究表明,施工期水幕孔注水可保证岩体中存在足够的水封压力,运行期采用注水运行方式可有效控制洞库的涌水量和维持必要的储油压力。最后分析了地质构造对水幕的影响,并对水幕巷道和水幕孔进行了布置,对排水和补水进行了设计。     

露天-地下联合开采中洞室群动力响应分析

利用FLAC3D软件模拟了露天爆破荷载作用下地下洞室群的动态响应.采用IDTS3850测试仪实测爆破振动数据,利用萨道夫斯基经验公式计算在最大装药量和最短爆心距情况下的爆破振动参数;将速度时程转换为应力时程,并利用FLAC3D内置的Fish函数,通过在边界节点或内部节点上输入动力荷载时程来实现动力加载,然后从塑性区、位移和应力方面对动力模拟和静力分析结果进行比较,得出动力荷载对洞室群稳定性的影响状况.研究表明:爆破振动会加大洞室群的竖直位移,尤其是洞室间交叉区域的位移;施加动力荷载后,对静力作用下所产生的应力集中有一定的卸荷作用,还会增大洞室壁的片帮,但不会使洞室群整体破坏.     

大型地下水封洞库施工顺序优化

采用侧压系数法对某大型地下水封洞库地应力进行了反演分析,运用回归反演的初始地应力场对储油主洞室进行了施工开挖分层及施工顺序的优化分析.分析结果表明,储油主洞室分三层和分四层两种开挖方式对岩体位移和塑性区分布范围影响都不大;跳挖开挖方式优于平行开挖和依次开挖方式,在施工工期许可的条件下宜按照跳挖开挖方式进行,各洞室开挖掌子面间距宜控制在40m以上.     

主成分分析法在地下洞室群施工中的应用

为全面考虑大型地下洞库群施工过程中涉及的诸多因素,以选择合适的施工方案,介绍了主成分分析方法的基本原理及实施步骤,采用了层次分析法确定影响因素的权重.利用此方法在充分考虑大型地下洞室群施工过程中诸多影响因素的基础上,结合工程实例对施工方案进行了评价,并从中优选出最佳施工方案.层次主成分分析法分析各个指标因素之间的相对重要度,使施工方案的评价更具有客观性.     

大型地下洞室群施工期围岩力学参数实时动态反演

综合考虑大型地下洞室群施工现场的开挖进度信息、支护进度信息及新出露的地质信息,建立能够实时更新且反映工程实际进度的三维全尺度数值仿真模型,结合均匀设计和人工神经网络技术,基于C#.NET+Python混合编程技术对通用数值软件ABAQUS进行二次开发,提出大型地下洞室群施工期围岩力学参数实时动态反演分析方法。以黄登水电站为例,对其地下洞室群施工期围岩力学参数进行实时反演。结果表明:各施工分期测点计算位移与实测位移随施工期的曲线变化规律一致,实测值与计算值吻合度较高,第五期的平均误差仅为5.5%,得到较好的反演结果,验证了此法的合理性和可操作性。     

复杂地下洞室群施工污染气体及粉尘通风运移

在地下洞室群的爆破施工过程中会产生大量污染气体及粉尘,对地下洞室群施工通风污染气体及粉尘运移的认识有助于优化洞室群施工通风设计,提高洞室群通风方案的合理性。本文针对某大型复杂地下储油洞室群穹顶施工过程中的通风问题,采用CFD数值模拟及现场实测的方法,对污染气体及粉尘在洞室内的运移进行了分析。结果表明：气流在洞室内的发展过程分为涡流区、回流区和碰撞区,涡流区和碰撞区是通风过程中较不利的位置。多洞室的情况下,洞室内的污染气体容易在主通道内聚集。粉尘在洞室与连接通道交叉的位置以及主通道左侧转弯处浓度较高。洞室穹顶内污染气体及粉尘运移的速率较高,并且粉尘相对于污染气体的运移存在滞后性。     

围岩质量对特大型地下厂房洞室群围岩稳定性的影响

以溪洛渡地下厂房洞室群为例,在地下洞室围岩分类的基础上,运用FLAC3D V2.0,通过三维仿真计算,分析了不同固岩质量对洞室群应力场、变形场和破坏区产生的差异性影响,进而阐明了不同围岩质量类型对洞室群围岩稳定性的影响作用.     

某抽水蓄能电站地下洞室群围岩三维稳定分析

某抽水蓄能电站地下厂房为大跨度、高边墙地下洞室群,地质条件复杂,分布软弱夹层,高边墙及洞室间岩体的稳定性是洞室设计的关键因素。根据水压致裂法地应力测试数据计算侧压力系数,构造初始地应力场,按照开挖顺序建立三维弹塑性计算模型,分析地下洞室群围岩应力与变形特征、塑性区分布,评价了地下厂房洞室群围岩稳定性,为洞室设计提供科学依据和基础数据。     

大型地下洞室群开挖的施工预测解析与信息化管理

介绍了天荒坪抽水蓄能电站地下厂房洞室群施工预测解析与信息化施工管理的工程实例。工程开工 后完全模拟洞室的开挖实况,进行了三维弹塑性有限元计算分析,预测了洞室开挖过程中围岩应力、位移和屈 服范围的变化规律。根据计算结果及施工现场的观测结果,及时修正调整了施工期的支护参数,确保了工程的 顺利完成。     

水幕参数对地下水封石油洞库的涌水量影响分析

设置人工水幕可对洞库形成水封作用,防止储油外泄.而人工水幕的设置势必影响水封洞库的涌水量,过大的涌水还会增加洞库的运营成本.依托在建的某处水封石油洞库工程,建立数值模型,研究人工水幕设计参数及地下水位变化对洞库涌水量的影响规律.结果表明,人工水幕各设计参数的变化对涌水量有不同程度的影响,地下水位的变化对洞库涌水量的影响也很显著.     

水幕参数对地下水封石油洞库的涌水量影响分析

设置人工水幕可对洞库形成水封作用,防止储油外泄.而人工水幕的设置势必影响水封洞库的涌水量,过大的涌水还会增加洞库的运营成本.依托在建的某处水封石油洞库工程,建立数值模型,研究人工水幕设计参数及地下水位变化对洞库涌水量的影响规律.结果表明,人工水幕各设计参数的变化对涌水量有不同程度的影响,地下水位的变化对洞库涌水量的影响也很显著.     

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。     

赤平解析法软件开发及其在水封油库中的应用

阐明了块体理论赤平解析法可动块体辨识软件Block1.0的理论基础及编制思路,通过赤平解析法和Block1.0就某实例计算结果的对比,验证了Block1.0的准确性;同时,在对锦州地下油库勘察资料进行详细研究的基础上,分别采用Block1.0和Unwedge软件,找出了锦州地下水封储油洞库各开挖面上可动块体的分布情况,从开挖面位置和结构面分布两方面对锦州地下水封油库的稳定性进行系统评价.两者计算结果表明Block1.0更贴近工程实际,可为设计合理开挖方案和有效加固方案的选择提供更为可靠的依据.     

支护时机对洞室围岩变形的影响

为了维护地下洞室群的稳定，如何采取合理、适时的支护一直是工程界所关心的问题.基于施工力学的分析方法，建立了地下洞室分期开挖、适时支护仿真计算的有限元列式.结合工程实例的计算，分析了不同支护时机对地下洞室洞周围岩变形的影响，得到了一些对工程施工有参考价值的结论.     

大型地下洞室群变形实测与数值模拟

以某水电站大型地下洞室群开挖为例,建立了三维数值分析模型,研究了洞室群开挖后洞周围岩的变形特性并分析了锚索应力损失对周围岩体变形和应力状态的影响;通过模拟结果与实测结果进行对比,分析模拟方法的合理性和支护方案的可行性.结果表明,围岩水平位移在洞室边墙中部最大,竖向位移在洞室拱顶最大,在洞室交叉部变形也较为显著;模拟结果与实测结果较接近,能良好地反映洞室实际开挖的过程和围岩的变形规律;锚索预应力损失达到某一程度时会使围岩水平位移显著增大.