黄岛某原油地下库洞室围岩稳定性评价1学士学位论文.docx

1、黄岛某原油地下库洞室围岩稳定性评价1学士学位论文 本科毕业论文（设计）题 目： 黄岛某原油地下库洞室围岩稳定性评价 摘要石油液化气既是一种清洁能源,又是甲级易燃易爆化学品, 石油液化气地下储库是利用地下洞室及水封技术来储存液化气,具有安全、经济、储量大的优点。地下储库也是未来石油气能源储存的发展方向,在国外已有几十座各类地下油气储库,而我国目前正在试验研究石油液化气地下储库的各项技术。地下工程已经成为当今社会岩土工程发展的趋势,许多大型的工程建筑在地上空间不仅浪费土地资源,而且存在着较大的安全隐患。由于我国能源的发展需求,地下工程也必将在能源工程中得到大力的发展。地下储气库就是我国能源发展的必

2、然结果,而既然是地下工程,其围岩的稳定性及其支护设计便成为了工程的关键技术。地下储气库围岩的稳定性问题直接关系到储气库工程的正常使用,是一个值得研究和探讨的问题。本文研究的是黄岛某原油地下库洞室围岩稳定性评价。首先是理论准备，对原油地下库洞室进行介绍；然后对所在地区的地质情况进行了介绍；再次对洞室稳定性进行评价，分为整体和局部进行，整体稳定性利用围岩的应力重分布的方法进行稳定性分析，根据围岩重分布应力计算或实测结果，求出围岩中的最大拉应力或压应力，将其与岩体的抗拉或抗压强度比较，来评价围岩的稳定性，而局部稳定性利用块体理论进行分析，又分为拱顶和侧壁两种分别进行评价；最后利用平衡拱理论算出围岩压

3、力，然后以围岩压力作为参考，计算出锚杆面积，从而给出支护建议。关键词：稳定性评价、块体理论、平衡拱、围岩压力、支护ABSTRACTLiquefied petroleum gas as a clean energy source, but also a Grade flammable chemicals, liquefied petroleum gas underground storage is the use of underground caverns and seal technology to store liquefied petroleum gas, a safe, economi

4、cal, large reserves advantages. LPG underground storage is the future direction of development of energy storage, in a foreign country has dozens of types of underground oil and gas reservoirs, and our pilot study is currently being liquefied petroleum gas underground storage of various technologies

5、. Underground engineering has become the development trend of social geotechnical engineering, engineering and construction of many large space on the ground is not only a waste of land resources, but there is a big security risk. Since the development of Chinas energy needs, underground works will

6、also be vigorously in the energy project development. Underground gas storage is the inevitable result of Chinas energy development, but since it is underground, and its surrounding rock stability and support design engineering has become the key technology. Underground gas storage stability of surr

7、ounding rock is directly related to the normal use of gas storage project, is a problem worthy of study and discussion.This study is a crude Huangdao underground cavern stability evaluation library. The first is the theoretical preparation for crude oil underground repository caverns are introduced;

8、 Then geological region were introduced; cavern stability was evaluated again divided into global and local for the overall stability of surrounding rock stress re-use stability analysis of distribution methods, according to the re-distribution of surrounding rock stress calculations or experimental

9、 results, obtained in the maximum tensile stress of surrounding rock or compressive stress to tensile or compressive strength with rock compared to evaluate the rock stability, while the local stability analysis of the use of block theory, is divided into two kinds of vaults and walls were evaluated

10、; finally calculated using a balanced rock pressure arch theory, and then rock pressure as a reference to calculate the anchor bar area, which gives support recommendations.Keywords: stability evaluation, block theory, balanced arch, rock pressure, support目录第一章 绪论 1第一节 课题研究意义 1第二节 水封地下气库原理 2第三节 课题研究

11、现状 2第二章 工程地质条件 4第一节 气象、水文及地形地貌概况 4第二节 地震与区域稳定性 5第三节 地质构造及地层岩性 5第四节 地应力 11第五节 岩石物理力学性质 12第六节 不良地质 12第三章 稳定性评价 13第一节 整体稳定性 13第二节 局部稳定性 18第四章 支护建议 22第一节 围岩压力的计算 22第二节 围岩支护方案的建议 27第五章 结论与展望 28第一节 结论 28第二节 展望 28致谢 29参考文献 30附图 主洞室轴线工程地质剖面图 31第一章 绪论第一节 课题研究意义随着世界工业进程的发展，石化能源作为国家战略能源，各国对石化能源的储备更加重视，在世界各地都修建

12、了各种类型的油气储库。而储库的类型则由一开始的地上储库逐渐转向地下。石油液化气作为石化能源的重要组成部分，在我国年消耗量达2300万吨。由于我国石油炼厂的增加，石油液化气作为炼化厂的副产品的产量也在不断增加，而各个炼厂的液化石油气体储存能力有限，因此液化石油气体储库对于炼厂的安全健康运营有重要的意义。由于对液化石油气体需求随季节变化波动显著，液化石油气体储库对能源的季节调峰作用显著。而从目前世界已建造的液化石油气体储库来看，当储库规模大于5万吨时，地下储库和地上储库相比较，具有投资省(节省资金30%)、节约占地(只相当于地上油库的5%)、安全性好(地下40米以下)、定员少(只相当于地上油库20

13、%)、污染小、运营成本低、节省外汇等优点。因此，结合我国实际地质条件和现阶段国际国内形势，认为建立水封式地下液化石油气体储备库是液化石油气体储备方式的最佳选择，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。随着我国经济社会的快速发展，城市化进程的加快，城市土地日益紧张，因此，地下空间正被人们广泛的开发和利用。例如城市地下轨道交通的发展、地下商场、地下储库的建设等、其中地下液化石油气体储库的建设就是人们利用地下空间的又一崭新领域、目前，国内建设的液化石油气体储库较少(仅在汕头、湛江和宁波)，没有类似的施工经验可以借鉴。由于储存物质的特殊性，所以对地下洞室的整体稳定性要求较高。洞室开挖过程及开挖后岩体内

14、部的初始地应力将发生重新分布，洞室围岩的内力和变形将怎样变化，尤其是在复杂地质条件和工况下(如高水位情况、受动荷载影响等)对围岩的应力和变形进行定量的分析，对围岩的安全稳定性做出正确的判断，为结构设计和科学施工提供理论依据，因此研究具体地质条件下地下洞室围岩稳定性意义是十分重大的。由于这种液化石油气体地下储库是具有高边墙，大跨度，不砌衬的超大断面地下洞室群，不仅要解决好在开挖过程中的围岩稳定问题，更重要的是确保地下洞室群能长期安全，稳定的运行。因此分析洞室群开挖的洞室群效应及围岩稳定和支护方式等问题，对解决设计和施工中的关键技术难题，有着极为重要的意义。第二节 水封地下气库原理地下岩石裸洞储存

15、石油液化气应具备两个条件:一是密封；二是具有一定的强度，以保证油品不渗不漏，不易挥发。地下水封储气洞库一般修建在稳定的地下水位以下的岩体中。洞室开挖前，地下水通过节理裂隙等渗透到岩层的深部并完全充满岩层空隙。当储油洞库开挖形成后，周围岩石中的裂隙水就向被挖空的洞室流动并充满洞室。在洞室中注入油品后，油品周围会存在一定的压力差，因而在任一油面上，水压力都大于油压力，使油品不能从裂隙中漏走。同时利用油比水轻以及油水不能混合的性质，流入洞内的水则沿洞壁汇集到洞底部形成水床，并由油泵抽出,这就是水封式储气的原理。石油液化气在常温、常压状态下是气体加压20oC时，丙烷约为0.84MPa，丁烷约为0.3M

16、Pa或冷却0.1MPa气压下，丙烷为-42oC,丁烷为-1oC都容易使液化石油气体变成液体。液化石油气体的储藏方法可采用低温常压或常温高压，或两种方法同时采用，使之变成液体后储藏，其体积为气体时的1/250。目前几乎都采用常温下地下水封储藏方式。在稳定地下水位下，储洞埋设深度每增加10m，即增加0.1MPa的水压。如在20oc的岩层内储存丙烷时，只要所处地下水压为大于丙烷蒸汽压0.84MPa的洞室就可以实现储藏。在这一深度内,围岩渗水压比蒸汽压大，液化石油气体就不可能向外渗漏。为防止液化石油气体渗漏，丙烷设置深度为100m左右,丁烷为40m左右。而国内石油液化气是石油炼厂的副产品，其中包括丙烷，丁烷及其他烷烃类气体。在20oC的岩层中，国产液化石油气体蒸汽压力为0.6-0.7MPa间，为防止气体渗漏，国产液化石油气体洞库设置拱顶深度为-90m。第三节 课题研究现状早在