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分形理论在青岛某地下水封石油储备库工程中的综合应用

徐方  
【摘要】:石油是一种能源,更是一种战略资源,它关乎一个国家经济安全,素有“工业血液”之称。战略石油储备作为保障石油供应的手段之一,是国家整个能源安全战略中的一个重要组成部分。地下水封石洞式油库是“二战”结束后新兴的一种原油储藏方法,该方法以其占地少、节省材料、节约费用等众多的优点而迅速被世界各国所采用。目前,我国正在进行的石油战略储备工作也在尝试采用这种新工艺,这就必然会涉及到油库的选址勘察以及评定工作。 本文以青岛黄岛某地下水封石洞式油库工程为对象,以丰富的统计、测试资料为基础,对地下水封石油储备库的原理、库区水文地质条件和工程地质条件进行了详细的研究,并运用新的理论工具——分形理论对影响建库的地质条件,即库区围岩的质量和渗透性方面进行了深入的研究,得出了以下重要结论: (1)地下水封石油储备库的主要风险在于地质条件,即坚硬、稳定的岩体和稳定的地下水位。 (2)运用分形理论对库区岩体进行质量评价,分形维数 D 表示岩体节理裂隙的发育程度,研究表明,库区岩体质量的分形维 D 为 0~0.60,反映库区岩体质量较好,另外发现,岩体裂隙越发育,岩体质量评价值 RQD 越小,分形维数 D越大,且分形维数 D 与埋深 H 有反比例关系。最后建立了分维数 D 与岩体质量评价 RQD 之间的对应关系。 (3)通过研究发现,表征岩体完整性的岩体纵波波速 V pm与分形维 D 有很好的线性关系,即岩体越完整,岩体纵波波速 V pm越大,分形数 D 越小。 (4)运用分形理论对库区节理裂隙分布规律、岩体渗透性进行了研究。研究表明:岩体渗透性与反映岩石破碎程度的分形数 D 在埋深 H 上有很好的线性关系。埋深越小,岩体风化越厉害,节理裂隙越发育,分形数 D 越大,渗透性越大;反之,埋深越大,岩体越完整,分形数 D 越小,渗透性越小。


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