收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

烟台万华地下水封(液化气)洞库裂隙岩体渗透场特征

王忠亮  
【摘要】:能源对于推动世界经济的发展和人类生活水平的提高有着举足轻重的作用,特别是石油、天然气、煤炭等不可再生资源。这些资源被无限制的开采,面临着枯竭的危险,因此,针对此问题建立必要的能源储备具有重要的战略意义。烟台万华地下水封液化气洞库位于山东省烟台市,是目前国内在建的库容量最大的液化气储备库,设计库容100万m3。本文以烟台万华地下水封洞库项目为依托,在野外地质、水文地质调查以及现场水文地质试验的基础上,获得了研究区的渗透系数,并运用渗透张量理论计算了渗透张量,得出渗透系数主值和主方向,刻画了裂隙岩体渗透性的各向异性特征。根据地质统计学理论对渗透系数的空间变异性进行分析,利用顺序指示模拟对研究区裂隙岩体渗透性的空间分布规律进行研究,为后续水幕设计方案制定、水封效果评价、涌水量评价以及突水点封堵等问题提供可靠的依据和理论支持。 低渗透性的裂隙岩体介质是地下水封洞库的理想选址区。裂隙介质的空间结构及渗透性研究将为后续的裂隙水渗流场模拟及水封效果评价等提供关键的水文地质数据。本次研究区主要的岩性为燕山早期中粗粒黑云母二长花岗岩,岩脉以花岗斑岩为主。 不同地质时期复杂的地质构造作用使岩体中节理裂隙发育具有随机的、非均质的特点,因此对于裂隙岩体的结构研究比较复杂。但是通过对结构面几何要素的大量统计发现,结构面的发育受构造运动的控制,具有一定的规律性。充分了解研究区内的裂隙发育特征对于裂隙介质渗透性的空间分布研究有重要的意义。 裂隙岩体介质的渗透系数是反映其渗透性的重要参数,裂隙岩体介质的非均质性决定了渗透系数的各向异性。所以获取渗透系数是进行渗透场各向异性、空间变异性分析和顺序指示模拟,揭示渗透性空间分布特征的基础。 渗透张量可以描述裂隙岩体渗透性的各向异性,通过地表裂隙测量和钻孔成像裂隙解译结果基于裂隙测量法借助VBA程序计算研究区内裂隙岩体的渗透张量,求出渗透主值及主方向。 渗透系数随着空间位置的变化而变化,具有明显的空间变异性。将渗透系数作为区域化变量,根据地质统计学理论进行空间变异性分析,在此基础上完成顺序指示模拟,揭示研究区范围内渗透性的空间分布特征,为洞库建设提供可靠的依据。 在以上理论和研究方法的指导下,本文做了以下几个方面的研究: (1)根据已有资料及野外地质调查发现研究区裂隙岩体岩性主要为燕山早期中粗粒黑云母二长花岗岩,周边发育数条次级断裂,影响控制洞库边界,区内构造基本不发育,对洞库工程建设影响较大的是分布在场地内的破碎带、节理裂隙密集带及区域性节理,此位置节理裂隙较为发育。通过地表裂隙统计测量结合钻孔成像裂隙几何特征解译,查明了研究区内节理裂隙发育特征,其成因多为构造成因,且以陡倾角为主。洞库建设场地主要发育5组优势节理裂隙,其优势产状(倾向∠倾角)为:68°∠84°、115°∠81°、248°∠86°、297°∠73°、324°∠19°。 (2)采用了提水、注水、抽水以及压水试验四种水文地质试验获取了研究区不同含水介质的渗透系数。结果表明,第四系松散岩类含水层渗透系数值数量级主要集中在10-2~10-1m/d之间,而基岩裂隙含水层渗透系数值数量级在10-5~10-3m/d之间,渗透性比上覆松散岩类含水层要小得多,根据相关规范基本满足地下水封洞库建设要求。利用钻孔电视成像技术在与压水试段相对应的长度内进行节理裂隙统计,并引入优势渗透系数,计算了渗透张量主值及渗透方向,以此来反映裂隙岩体介质渗透性的各向异性特征。 (3)将渗透系数作为区域化变量,在内蕴假设的前提下,对其进行概率分布统计,在累积频率曲线上取得三个阈值(-3.99、-2.97、-1.98),引入指示变异函数,运用地质统计学理论在裂隙测量法求得的三个主渗透方向上对其进行空间变异性分析。变异函数拟合及分析结果表明三个阈值在三个主渗透方向上的变异函数模型近似符合球状模型。在上述分析基础上,取最大渗透主方向K1和最小渗透主方向K3作为主轴,建立了变异函数套合结构模型。 (4)选取区内266个渗透系数值作为模拟原始数据,运用WinGslib软件进行顺序指示模拟,将模拟结果按照标高剖分成三部分来揭示水幕系统及洞室位置的裂隙岩体介质渗透系数场的分布及变化特征,然后结合工程地质钻探及物探等成果进行对比分析,结果表明顺序指示模拟在总体上能够反映研究区渗透系数场的空间分布情况。最后利用模拟结果结合已有成果对区内裂隙岩体介质渗透性的空间整体分布特征及局部范围分布情况进行了分析说明。顺序指示模拟充分利用已有数据来恢复渗透系数的空间相关性及其波动性,反映了裂隙岩体介质的非均质性,较好的描述了渗透系数场的空间分布特征。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱珍德,孙钧;裂隙岩体非稳态渗流场与损伤场耦合分析模型[J];水文地质工程地质;1999年02期
2 于青春,陈德基,薛果夫,大西有三;裂隙岩体一般块体理论初步[J];水文地质工程地质;2005年06期
3 范波;罗平平;;钻孔压水试验理论研究现状及展望[J];煤炭工程;2010年01期
4 朱珍德,孙钧;裂隙岩体的渗流场与损伤场耦合分析模型及其工程应用[J];长江科学院院报;1999年05期
5 杨立中,黄涛;初论环境地质中裂隙岩体渗流-应力-温度耦合作用研究[J];水文地质工程地质;2000年02期
6 张电吉,汤平,白世伟;节理裂隙岩体渗流与应力耦合分析[J];武汉化工学院学报;2004年04期
7 陈兴周,李建林,柴军瑞,王如宾;考虑应力状态的裂隙岩体渗透系数确定方法简述[J];地下水;2005年05期
8 陶振宇;唐方福;;岩体水力模型的比较研究[J];工程勘察;1987年05期
9 仵彦卿;;利用多孔压水试验资料计算裂隙岩体的渗透系数张量[J];地质灾害与环境保护;1993年01期
10 贺少辉,廖国华,李中林;裂隙岩体初始裂隙网络渗流模型研究[J];南方冶金学院学报;1995年02期
11 袁绍国,杨万根,刘占魁;渗透系数的各向异性对裂隙水渗流潜水面的影响[J];水文地质工程地质;1995年03期
12 陈志坚,孙英学;裂隙岩体力学参数的弱化处理[J];江苏地质;2000年01期
13 李新平;米健;张成良;王艳丽;;三维应力作用下岩体单个裂隙的渗流特性分析[J];岩土力学;2006年S1期
14 方涛;柴军瑞;徐文彬;;裂隙岩体渗流水-岩耦合数值分析[J];矿业快报;2007年08期
15 高俊丽;;降雨入渗对裂隙岩质边坡稳定性研究[J];西部探矿工程;2008年09期
16 李守巨;龙子祺;刘迎曦;冯文文;;基于分形网络模型的裂隙岩体渗流特性分析(英文)[J];科学技术与工程;2008年21期
17 张强林;王媛;;裂隙岩体等效热传导系数探讨[J];西安石油大学学报(自然科学版);2009年04期
18 李睿冉;张国玉;;裂隙岩体离散裂隙网络介质模型研究[J];山东农业大学学报(自然科学版);2010年02期
19 贺少辉,廖国华,李中林;裂隙岩体裂隙网络渗流场──应力场耦合的刚体元分析[J];南方冶金学院学报;1995年03期
20 胡云进,速宝玉,詹美礼;裂隙岩体非饱和渗流研究综述[J];河海大学学报(自然科学版);2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘晓丽;王恩志;王思敬;刘顺贵;;裂隙岩体渗透性研究[A];中国地质学会工程地质专业委员会2006年学术年会暨“城市地质环境与工程”学术研讨会论文集[C];2006年
2 马国彦;;裂隙岩体三向渗透系数在水利水电勘察设计中的应用[A];第四届全国工程地质大会论文选集(三)[C];1992年
3 尹晓楠;张国新;;裂隙岩体宏观力学特性数值实验的流形元法[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
4 李凡;;两条雁行预制裂隙贯通机制的细观数值模拟研究[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
5 符平;杨晓东;;裂隙岩体水泥灌浆效果评价及数值模拟研究[A];中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C];2011年
6 吉小明;;裂隙岩体多重介质流固耦合分析的全耦合数学模型与有限元公式[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
7 李宁;张平;陈蕴生;;裂隙岩体试验研究进展与思考[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
8 郑少河;姚海林;葛修润;;裂隙岩体非稳态渗流特性分析[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
9 刘先珊;朱德武;;考虑渗流应力耦合作用的裂隙岩体渗透特性研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
10 费文平;张志龙;张茹;;裂隙岩体三维网络模拟的研究进展[A];第六届全国地面岩石工程学术会议暨第二届岩土力学与工程前沿论坛论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张莉丽;裂隙岩体渗透典型单元体存在性[D];中国地质大学(北京);2011年
2 路威;裂隙岩体水流—传热模型试验与计算理论研究[D];北京交通大学;2012年
3 余丽;卸荷裂隙岩体变分问题及内时理论的研究应用[D];南昌大学;2013年
4 吴月秀;粗糙节理网络模拟及裂隙岩体水力耦合特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
5 路亚妮;裂隙岩体冻融损伤力学特性试验及破坏机制研究[D];武汉理工大学;2013年
6 张占荣;裂隙岩体变形特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
7 陈红江;裂隙岩体应力—损伤—渗流耦合理论、试验及工程应用研究[D];中南大学;2010年
8 郑春梅;基于DDA的裂隙岩体水力耦合研究[D];山东大学;2010年
9 黄戡;裂隙岩体中隧道注浆加固理论研究及工程应用[D];中南大学;2011年
10 陈芳;高坝坝区硬脆性裂隙岩体的流变强度时效模型及工程应用研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 项吕;渗流影响下裂隙岩体损伤断裂机制的数值分析研究[D];山东大学;2012年
2 汪雷;贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的试验研究[D];山东大学;2013年
3 陈亮;雾化条件下裂隙岩体水力学特征及对边坡变形的影响[D];成都理工大学;2013年
4 孙健;裂隙岩体热—水—力三场耦合米级尺度模型试验及数值模拟研究[D];北京交通大学;2012年
5 曹小亮;复杂渗流条件下地下水封油库围岩稳定性研究[D];中国地质大学(北京);2013年
6 陈瑜;水—岩作用下裂隙岩体力学性质及应力场—渗流场耦合作用分析[D];中南大学;2010年
7 林岱;大丽公路双龙隧道开挖过程中裂隙岩体损伤分析与研究[D];昆明理工大学;2011年
8 高超;大跨度小净距隧道支护结构力学特征研究[D];重庆交通大学;2012年
9 曹阿静;裂隙岩体渗流与应力耦合数值分析及其工程应用[D];武汉科技大学;2003年
10 徐前卫;裂隙岩体的破坏机理及其锚固效应研究[D];山东科技大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 李志伟;“杰青”催化出来的优秀科学家[N];光明日报;2004年
2 陈兴旺安徽记者站 李远峰;天柱山启动摩崖石刻保护工程[N];中国旅游报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978