大型地下水封洞庫圍巖系統穩定性評價與應用研究
成果簡介
我單位自2009年開始作為我國地下水封洞庫的直接參建單位(參加了黃島、煙臺萬華、湛江等洞庫建設),基于北京東方新星石化工程股份有限公司、北京市科學技術委員會重點資助項目以及煙臺萬華洞庫工程建設委托的《洞庫圍巖塑性松動圈與洞庫穩定性研究》(編號:2011056320)、《煙臺萬華聚氨酯股份有限公司地下洞庫水文地質和圍巖穩定性模擬及實驗》(編號:2012056275)以及《地下水封石洞液化石油氣儲庫成套技術研究》(編號:2014056131)科技創新項目,從工程選址到施工的全過程,針對大型地下水封洞庫圍巖系統穩定性進行了研究,研究起始于2009年4月,終止于2013年1月,于2015年4月通過中國巖石力學與工程學會鑒定,為國際領先水平。
本項目取得了如下創新性成果:
1.基于區域穩定性分區提出了建庫地質適宜性評價指標體系,解決了我國東部沿海地帶水封洞庫選址問題;
2.基于地質構造演化以及結構面測繪、鉆孔攝像技術和井中充電法研究,提出了花崗巖類裂隙巖體結構模型建模與表征方法;
3.提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”,揭示了結構面等效水力隙寬與法向應力間的變化規律。為水幕系統設計提供了理論支撐;
4.針對洞室群長期動態循環地下水作用特點,首次揭示了洞室群的圍巖水壓力分布、變化規律及其主要影響因素。針對圍巖滲透各向異性及洞庫營運狀況,研究了洞室群應力、應變、塑性區特點與變化,揭示了洞室圍巖穩定性變化規律。基于離散介質力學的地下洞室圍巖破壞空間分布及破壞模式,提出了建設中需及時采取有限注漿堵水措施控制圍巖系統的穩定性。為水封洞庫洞室群的結構、支護設計提供了理論基礎。
本項目取得了如下創新性成果:
1.基于區域穩定性分區提出了建庫地質適宜性評價指標體系,解決了我國東部沿海地帶水封洞庫選址問題;
2.基于地質構造演化以及結構面測繪、鉆孔攝像技術和井中充電法研究,提出了花崗巖類裂隙巖體結構模型建模與表征方法;
3.提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”,揭示了結構面等效水力隙寬與法向應力間的變化規律。為水幕系統設計提供了理論支撐;
4.針對洞室群長期動態循環地下水作用特點,首次揭示了洞室群的圍巖水壓力分布、變化規律及其主要影響因素。針對圍巖滲透各向異性及洞庫營運狀況,研究了洞室群應力、應變、塑性區特點與變化,揭示了洞室圍巖穩定性變化規律。基于離散介質力學的地下洞室圍巖破壞空間分布及破壞模式,提出了建設中需及時采取有限注漿堵水措施控制圍巖系統的穩定性。為水封洞庫洞室群的結構、支護設計提供了理論基礎。
技術狀況
創新性
獨占性
盈利性
持續性
先進性
成熟度
本項目圍繞此科學問題重點研究“地下工程的巖體結構模型、滲透模型以及長期動態循環地下水與巖體相互作用的圍巖穩定性”。本項目突破了長期動態循環地下水作用的洞室群穩定性評價技術瓶頸,解決了地下水封洞庫的工程地質方面的關鍵技術問題,打破了地下水封洞庫建設的國際壁壘。具體創新點如下:
1.提出我國建設水封洞庫工程的地質適宜性評價體系。基于區域穩定性分區,首次提出了建設地下水封洞庫工程的地質適宜性評價指標體系,解決了我國東部至東南沿海地帶水封洞庫選址問題。
2.洞庫圍巖系統的巖體結構模型建模方法。構建了可考慮指標權重的結構面自組織模糊聚類分組模型,并提出了結構面間距計算方法,編寫了相應的軟件。建立了巖體非貫通結構面三維網絡的離散元表征方法。
3.基于鉆孔巖芯、電視攝像和聲波測試,提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”,并提出了裂隙水力隙寬的求取方法。
4.基于花崗片麻巖體滲透各向異性,研究了洞室群圍巖水壓力分布規律與穩定性特征,揭示了動態循環地下水作用的洞室群圍巖變形破壞機理。
1.提出我國建設水封洞庫工程的地質適宜性評價體系。基于區域穩定性分區,首次提出了建設地下水封洞庫工程的地質適宜性評價指標體系,解決了我國東部至東南沿海地帶水封洞庫選址問題。
2.洞庫圍巖系統的巖體結構模型建模方法。構建了可考慮指標權重的結構面自組織模糊聚類分組模型,并提出了結構面間距計算方法,編寫了相應的軟件。建立了巖體非貫通結構面三維網絡的離散元表征方法。
3.基于鉆孔巖芯、電視攝像和聲波測試,提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”,并提出了裂隙水力隙寬的求取方法。
4.基于花崗片麻巖體滲透各向異性,研究了洞室群圍巖水壓力分布規律與穩定性特征,揭示了動態循環地下水作用的洞室群圍巖變形破壞機理。
市場狀況
市場分析
商業模式
營銷狀況
一方面,隨著國民經濟持續、高速發展,我國對油氣資源的消費需求也快速提高。預計 2016 年石油需求將增長 43%,表觀消費量達到 5.66 億噸,原油凈進口預計增長7.3%至3.57 億噸,石油對外依存度上升到62%。預計到2020 年,石油消費總量將達到6億噸左右。到2030 年,中國石油消耗的80%需要依靠進口。隨著我國對國外油氣資源依存度不斷提高,有必要加大石油儲備庫建設,增加石油儲備能力,應對國際石油危機,保障我國中長期石油供應及國民經濟安全。2003 年我國開始啟動國家石油儲備建設規劃,制定了一期、二期和三期的石油儲備建設規劃,但以近幾年不斷增長的原油進口量估算,現有的一、二、三期石油儲備項目總量與90 天的石油進口儲備量相比還有不小的缺口,預計在三期項目之后尚需建設地下儲庫四期項目。地下水封洞庫建設過程中必將面臨地下洞庫圍巖系統的滲流分析及穩定性問題。
我單位直接參與完成黃島、煙臺萬華、湛江地下水封洞庫的建設工程,完成廣東惠州地下洞庫、安慶洞庫、福建漳州三期洞庫現場咨詢工作,完成與地下洞庫相關標準的制定、咨詢與部分參與工作。經過多年研究與積累,我單位已掌握地下水封洞庫圍巖系統穩定性研究的核心技術,獲得了2015年中國巖石力學與工程學會科學技術獎一等獎(證書編號:2015YK(J)-1-05-R01),充分表明我單位在地下水封洞庫相關領域研究得到行業內的認可。
我單位直接參與完成黃島、煙臺萬華、湛江地下水封洞庫的建設工程,完成廣東惠州地下洞庫、安慶洞庫、福建漳州三期洞庫現場咨詢工作,完成與地下洞庫相關標準的制定、咨詢與部分參與工作。經過多年研究與積累,我單位已掌握地下水封洞庫圍巖系統穩定性研究的核心技術,獲得了2015年中國巖石力學與工程學會科學技術獎一等獎(證書編號:2015YK(J)-1-05-R01),充分表明我單位在地下水封洞庫相關領域研究得到行業內的認可。
轉化需求狀況
擬采取的轉化方式:
合作研發
資金需求額:
應用推廣已投入情況:
融資用途:
產品研發
管理團隊狀況
公司治理結構
公司管理結構
財務狀況
評價機構
評價意見
評價機構:
中國巖石力學與工程學會,010-82998163
評價方式:
評價日期:
2015-04-22
推薦單位
- 單位名稱:
- 自然資源部
完成單位
- 單位名稱:
- 中國地質大學(武漢)
- 單位性質:
- 高等院校
聯系方式
- 聯系電話:
- 010 - 64444088
- 電子郵件:
- cgdj@tech110.cn
所屬領域
- 所屬新興產業領域:
- 節能環保
- 所屬高新技術領域:
- 環境保護
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