地下油库结晶岩体裂隙流固耦合特征及水封条件研究

建造于结晶裂隙岩体中的地下水封油库，不采取衬砌措施能有效抑制油气外溢，其本质是"隙存水封"，确保水封的有效性是决定其成败的关键，现有的评判多停留在经验层面。本项目以黄岛地下油库工程为依托，通过地表、钻孔、洞壁裂隙统计及岩体裂隙成因机制分析，研究岩体中"网状裂隙"和"脉状裂隙"空间发育规律、裂隙水赋存特征及空间运移规律；进行结晶岩体单裂隙变形试验、液固耦合试验及有机玻璃板窄缝模型试验，研究不同应力水平、裂隙启闭程度及不同油/水压差条件下，流固耦合机制与油/水渗流规律；开展现场地下水渗透试验，结合已收集的地下水位长期观测数据，研究结晶岩裂隙渗透性的空间变异规律；基于渗流数值模拟研究可考虑结晶岩裂隙渗透性空间变异特征及水力耦合机制的洞库涌水量及洞顶稳定"水盖层"厚度计算方法。综合上述研究提出地下油库水封条件评判标准及方法，为合理指导地下水封油库选址、评价水封的有效性及洞库涌水控制等提供理论支持。

项目针对新型地下能源储备方式——地下水封石洞油库工程建设中涉及的关键工程地质问题展开研究，基于工程地质学、水文地质学、岩体水力学等基础理论，采用地质调查-室内试验-野外测试-数值模拟相结合的研究手段，重点对构成地下水封油库洞室围岩环境的结晶岩体裂隙流固耦合特性及其对油库水封条件的影响等应用基础问题展开研究。项目实施期限为2010年1月-2012年12月，在历时三年的研究工作中多次前往项目依托工程山东黄岛某地下水封油库及广东惠州某地下洞库实地调查，开展了从岩石露头到钻孔揭露，进而到洞室开挖断面的全方位节理裂隙统计，初步掌握了裂隙空间分布规律及其对地下水渗流的影响；开展了结晶岩体单裂隙变形试验、液固耦合试验及有机玻璃板窄缝模型试验，研究了不同应力水平、裂隙启闭程度及不同油/水压差条件下，流固耦合机制与油/水渗流规律；进行了考虑裂隙岩体流固耦合效应的洞室围岩稳定性及涌水量模拟研究；探讨了洞室水封条件评判标准及方法，为合理指导地下水封油库选址、评价水封的有效性及洞库涌水控制等提供理论支持。依托本项目培养硕士研究生5名，已毕业3名，培养博士研究生1名。受项目资助参加国际学术会议1次，国内学术会议2次，并组织小型项目专家咨询会1次，邀请国外专家来华交流1次 。依托项目发表各类学术论文9篇，其中三大检索收录4篇。