地下水封储油库围岩稳定性数值分析

辽宁某地下水封储油硐库地应力水平不高,属于低应力区,开挖后围岩变形破坏受单一结构面和多组结构面的组合控制,因此首先需要分析围岩属于应力型问题还是属于结构面型问题,其重要性等同于围岩参数取值的重要性。Hoek和Brown提出的地质强度指标（GSI）法基于岩体质量评价,应用经验公式确定岩体力学参数,可以一定程度上减少确定抗剪强度指标过程中的主观成分。以辽宁某地下水封储油库工程储油硐室为研究对象,采用基于GSI系统的围岩参数取值方法,借助FLAC3D软件对围岩稳定性进行数值分析,利用位移判据和应力判据对数值分析结果进行解释,进而判断围岩的稳定性,对工程实践具有一定的指导意义。（表1,图11,参9）     

地下水封储油库洞型结构的数值模拟对比

对于大断面的地下水封石油洞库,洞型对于洞室的稳定性、耐久性以及对所储油品的密封性都很重要。以某地下水封石油洞库工程为例,从围岩应力和位移的角度对3种洞型(直墙拱形、马蹄拱形、椭圆拱形)进行NCAP-VEP数值模拟,分析各洞型围岩的受压和受拉情况。椭圆拱形的稳定性最差。从施工、运营等方面考虑,马蹄拱形施工难度大于直墙拱形,而且由于马蹄形下部向洞内倾斜,运营期间容易产生落石起火的危险,因此认为直墙圆拱形或直墙三心拱形最佳。     

地下水封储油洞室断面及间距的数值模拟

地下水封储油洞室是大断面地下洞室,其洞室断面的大小对于整个洞室的稳定性起着关键作用。在洞室拱顶高度一定的情况下,对尺寸为18 m×25 m、19 m×28 m及20 m×30 m的3种断面方案进行了数值分析,结合地质条件、地应力等情况,得到最优断面为18 m×25 m。地下水封储油洞室是由多条平行的洞室组成的多组洞罐,每组洞罐间不允许串油,相邻洞室的间距对于洞室的稳定性和阻隔油品互串具有重要作用。采用Hoek-Brown模型在3种断面方案的情况下,分析相邻洞室间距分别为2倍洞宽、1.8倍洞宽及1.5倍洞宽时,两相邻洞室间的相互影响,给出了开挖后洞室直墙处的塑性区深度,进而判断洞室间距的合理性,对工程实践具有一定的指导意义。(图4,表1,参20)     

埋地储罐设计与 FLAC3D 数值模拟

总结了目前国内常用的埋地储罐强度和稳定性设计方法,针对具体埋地储罐案例,进行了壁厚计算、稳定性校核和加强圈设置及尺寸确定。为验证理论设计的可靠性并准确掌握埋地储罐的变形及应力分布规律,借助ANSYS软件建立储罐及周围填土模型并导入FLAC3D,利用FLAC3D进行数值模拟;对比分析理论设计与数值模拟结果,得出结论：储罐理论设计是安全可靠的;设计过于保守,钢材强度利用率非常低;不设置加强圈的罐壁本身可满足稳定性要求,稳定性设计方法及公式偏于保守;无加强圈储罐,其封头强度及刚度均大于圆筒,应力和变形大小从两端封头到罐体中部递增,且二者在储罐整体上分布不均匀;有加强圈储罐,其应力及变形分布均较均匀,整体受力性能较好。（图7,参16）     

地下水封洞库水位降深与涌水量的数值分析

在对工作区进行水文地质调查和水文实验的基础上,运用FEFLOW软件建立三维数值模型,计算出相关参数结果,运用ARCGIS软件进行空间分析,可以得到地下洞库在施工和运营过程中的水位变化、涌水量大小、水位降深漏斗大小和范围等数值,为地下水封洞库的建设提供依据,保证施工和运营过程中的安全性和经济性.以烟台某地下水封洞库为例,利用拟合模型,对施工期及运营期的涌水量以及相应水幕补水量进行模拟预测:施工期各阶段稳定涌水量为72.3～287.6 m3/d,水幕补水量为45.5～232.7 m3/d;运营期稳定涌水量为323.5 m3/d,水幕补水量稳定值约为254 m3/d.     

地下储油库火灾模拟试验的数据采集与分析

在模拟地下储油场所试验台架及其数据采集装置上,采用可编程控制语言技术和交互式技术建立起了一种简单、有效的数据采集系统,实现了数据的在线分析与处理,并从硬件和软件几部分分析了该数据采集系统的组成,给出了利用该数据采集系统得到的试验结果.     

地下储油库罐室渗漏水的防治

本文介绍了地下储油库渗漏水的防治方法,并选用了玻璃钢及聚氯乙烯塑料薄膜制作罐室防水防潮衬套。这对那些位于石灰岩地区或多雨水的南方储油库的防水防潮处理,具有一定的参考价值。     

基于FLAC3D的调压井开挖三维应力应变分析

 采用有限差分法大型商用软件FLAC3D对某水电站调压井井筒的开挖过程进行三维非线性模拟,采用三维弹塑性本构模型,构建了调压井的三维计算数值模型,准确模拟边坡坡体结构、初始地应力、施工开挖过程等,并采用FLAC3D中的锚杆单元模拟调压井开挖时的锚固措施,分析锚杆布置的合理性与安全性,根据计算结果分析调压井所处边坡区域的岩体在开挖施工期及运行期典型工况下的应力和变形状况,对调压井的整体、局部稳定性进行了评价分析。     

基于FLAC 3D引水渠边坡稳定复核

引水渠边坡稳定分析是边坡治理的关键,能否正确评价边坡的稳定性并提出相应的改造措施是此类工程成败的关键,也是确保工程安全和降低建设费用的重要环节。该次边坡稳定复核计算采用FLAC3D软件,求解引水渠边坡在不同工况条件下的安全系数及滑移面的位置,采用tecplot360后处理软件,显示边坡的滑移等值线图,从而更加直观了解边坡的稳定情况。     

砂岩韵律层理对地下水封洞库水封效果的影响

随着国家战略储备规模的不断扩大,中国块状结晶岩体的可选范围受到诸多因素限制,突破砂岩区地下水封洞库建设技术可以极大提高地下洞库选址适用范围。为探究在砂岩区建库的可行性,以西南某砂岩区建库选址为背景,利用FEFLOW软件建立水平层理、倾斜10°层理、倾斜50°层理3种工况对应的砂岩区地下水封洞库渗流场模型,并假定2~3条厚层泥岩,放大低渗透性泥岩层对于水封环境的破坏程度,模拟分析砂岩韵律层理对地下洞库水封效果的影响。结果表明:厚层泥岩对于倾斜50°层理工况的影响最小,对于水平层理工况的影响最大,而厚层泥岩已成为地下水环境中的隔水层,严重影响甚至破坏了水封环境。基于此,在模型中针对性设置水平水幕孔、垂直水幕或斜向水幕系统,模拟结果表明:水封效果得到明显改善。在实际工程中,可通过下移水平水幕系统、特定区域增设垂直水幕或斜向水幕系统等实现更好的水封效果。研究成果可为砂岩区地下储油洞库水封设计及选址提供理论参考。     

砂岩韵律层理对地下水封洞库水封效果的影响

随着国家战略储备规模的不断扩大,中国块状结晶岩体的可选范围受到诸多因素限制,突破砂岩区地下水封洞库建设技术可以极大提高地下洞库选址适用范围。为探究在砂岩区建库的可行性,以西南某砂岩区建库选址为背景,利用FEFLOW软件建立水平层理、倾斜10°层理、倾斜50°层理3种工况对应的砂岩区地下水封洞库渗流场模型,并假定2~3条厚层泥岩,放大低渗透性泥岩层对于水封环境的破坏程度,模拟分析砂岩韵律层理对地下洞库水封效果的影响。结果表明:厚层泥岩对于倾斜50°层理工况的影响最小,对于水平层理工况的影响最大,而厚层泥岩已成为地下水环境中的隔水层,严重影响甚至破坏了水封环境。基于此,在模型中针对性设置水平水幕孔、垂直水幕或斜向水幕系统,模拟结果表明:水封效果得到明显改善。在实际工程中,可通过下移水平水幕系统、特定区域增设垂直水幕或斜向水幕系统等实现更好的水封效果。研究成果可为砂岩区地下储油洞库水封设计及选址提供理论参考。     

地下水封洞库的库址选择研究

地下水封洞库是近年来国内兴起的一种新的储油方式,选择合适的库址是该工程非常重要的环节。结合华南某地下水封洞库的选址工作,探讨了选择库址时需考虑的几个因素,并推荐了一种库址选择技术路线,对今后其它类似工程的选址具有一定的参考价值。     

基于FLAC3D的公路边坡稳定性及降雨入渗的影响

公路边坡的稳定性是开展高速公路建设工程安全作业的前提。针对公路土质边坡易受降雨影响而产生滑坡灾害的特点,本文采用数值模拟的方法对边坡的稳定性和受降雨入渗影响程度进行评估,在模拟中设置边坡坡比1:1.0、1:1.5和1:2.0,降雨的入渗深度设置为5 m,研究未降雨和降雨条件下的稳定性变化规律。结果表明,三个边坡模型在未降雨时比较稳定,降雨条件下稳定性安全系数明显下降;降雨入渗后不同坡比公路边坡数值模型的破坏模式存在较大差别,坡比为1:2.0的模型在降雨入渗后形成了较完整的滑动面,滑坡隐患明显;建议在公路边坡施工过程中,加强坡面防护和适当控制开挖坡比以提高公路土质边坡的整体稳定性。     

锦州大型地下水封洞库的控制系统设计

目前,国内缺乏大型地下水封洞库相关工程设计经验,基于国外类似工程工艺自动化方面的设计经验,从水封洞库的储运工艺出发,设计了锦州大型地下水封洞库自动化控制系统。该系统包括过程控制系统、安全仪表系统、地下水位监测系统、水幕监测系统、微震监测系统、液位计量监测系统。锦州大型地下水封洞库的过程控制系统和安全仪表系统是利用PLC等硬件和Epipeview组态软件开发的,实现了锦州大型地下水封洞库的原油进库、原油外输等生产运行的自动化,并可以实时监测洞库地上和地下设备设施的运行参数。该控制系统保障了库区安全、平稳、可靠运行,同时为中国今后大型地下水封洞库的自动化设计积累了经验。     

地下水封洞库立管的振动特性

针对地下水封洞库出油立管振动问题进行分析,对不同支撑方式对立管振动特性的影响规律进行研究。结果表明:1大落差出油立管结构刚度过低、管内流体带动下电潜泵叶轮旋转所对应的扰动频率与立管低阶固有频率重合而引发共振,是导致停泵过程中立管剧烈振动的主要原因;2随着固定支撑数目的增加,立管刚度及各阶固有频率也将增加;3合理设计竖井内固定支架的数量和位置,使立管各低阶固有频率避开正常出油和停泵过程中的电潜泵扰动频率,可以对出油立管振动起到抑制作用。     

地下水封洞库竖井与洞室交叉处的稳定性

对于大断面地下水封石油洞库而言,洞室的断面形状对于洞室稳定性、耐久性及所储油品的密封性十分重要,但是各个巷道与储油洞室交错处的稳定性是整个洞库稳定性的薄弱环节,以辽宁某地下水封石油洞库工程为例,从围岩应力和位移的角度对水封洞库交叉处的稳定性进行FLAC3D数值分析。分析了储油洞室与施工巷道、连接巷道、竖井交叉部位的力学行为,探明了洞室周边应力分布、变形特征以及结构空间受力特征,结果表明:交叉部位的应力集中均没有超出岩石的抗压强度,拉应力的大小和区域也满足要求。最后指出了模拟得到的薄弱部位,提出在设计中增加支护,在施工中加强监控及量测的建议。(图4,表2,参27)     

锦州大型地下水封洞库的控制系统设计北大核心

目前,国内缺乏大型地下水封洞库相关工程设计经验,基于国外类似工程工艺自动化方面的设计经验,从水封洞库的储运工艺出发,设计了锦州大型地下水封洞库自动化控制系统。该系统包括过程控制系统、安全仪表系统、地下水位监测系统、水幕监测系统、微震监测系统、液位计量监测系统。锦州大型地下水封洞库的过程控制系统和安全仪表系统是利用PLC等硬件和Epipeview组态软件开发的,实现了锦州大型地下水封洞库的原油进库、原油外输等生产运行的自动化,并可以实时监测洞库地上和地下设备设施的运行参数。该控制系统保障了库区安全、平稳、可靠运行,同时为中国今后大型地下水封洞库的自动化设计积累了经验。     

国外地下水封岩洞石油库的建设与发展

概述了国外地下水封岩洞石油库60余年的建设与发展过程,介绍了亚洲、非洲和欧洲大型地下水封岩洞石油库的建设计划,并将地下水封岩洞储油库与地上储油库进行了比对,结果表明,水封岩洞储油库在安全、储存容量、经济性和环保等方面更优于地上储油罐.     

大落差地下水封油库收发油作业的安全性

大落差地下水封油库进行收发油作业时,地面至洞库的立管易出现不满流及喷溅现象,油流对立管底部的冲击力较大.为此,需要在立管上安装节流板,进油立管安装节流板后,底部所受冲力仅为安装节流板前的20％～34％.基于能量守恒及节流板设计规范,建立了收发油工艺数学模型,计算确定了节流板的位置、厚度、孔数、单孔直径等参数.使用TLNET软件模拟地下水封油库停输再启动过程,分析了收发油管道的瞬态压力变化趋势,当启、停泵时间为2 min时,管道沿线最大瞬变压力低于1.9 MPa,小于管道设计承压,不会对油库的作业安全造成威胁.     

关于建造LPG地下水封岩洞储库的几个问题

将ＬＰＧ置于地下水封岩洞储存是建设大型ＬＰＧ储存基地的重要发展方向。由于设计和施工的复杂性，建设ＬＰＧ地下水封岩洞储库要解决许多方面的问题，必要具备适宜的工程地质条件和水文地质条件。为改善岩体中裂隙水的分布状太民以及防止两种存介质掺混，还有必要设置水慕巷道。