地下液化石油气储库人工水幕施工技术

BP珠海地下液化石油气储库洞室采用人工水幕密封方式。文中阐述了在洞室上部围岩中钻孔注水的人工水幕的施工方法,重点介绍水幕水平钻孔、水幕临时注水调试等施工技术,确保地下水维持在安全水位。在丁烷储库水幕和丙烷储库的临时供水方案中,丙烷储库水幕临时供水,利用了通道内裂隙渗漏水作为水源,不仅节约了用水,还减轻了洞内排水的压力。其施工技术对类似地下洞室工程施工很有借鉴意义。     

垂直水幕作用下扩建地下水封油库布局方式研究

为研究垂直水幕对扩建地下水封油库布局方式的影响,以某大型地下水封洞库分期建设工程为依托,采用有限元数值模拟方法,对有、无垂直水幕条件下扩建洞库的布局方式进行研究。研究结果表明： 1）当两期洞库间距较小时,在两期洞库之间设置垂直水幕可有效削弱拟建洞库对已建洞库水封可靠性的影响,随两期洞库间距的增加,垂直水幕的影响性逐渐减弱; 2）拟建洞库轴线方向对水封可靠性的影响受地形等条件的影响较大,在两期洞库之间设置垂直水幕对水封可靠性的影响较小; 3）随拟建洞库埋深的增加,拟建洞库的水封可靠性逐渐增强,已建洞库的水封可靠性却呈逐步减小趋势,在两期洞库之间设置垂直水幕可有效减小埋深对两期洞库水封可靠性的影响。     

地下水封储油洞库施工安全监测及稳定性分析

以某大型地下水封储油洞库为依托，对其储油洞室施工阶段的洞周变形、围岩内部位移、锚杆应力、松动圈等监测数据进行了统计分析，得出了监测数据的变化范围和变化规律，并分析了洞室稳定性，验证了各监测技术在大型地下洞库的适用性。     

地下水封储油洞库岩体分级与支护技术研究

地下水封储油洞库是目前世界上石油战略储备的重要设施,为了保证该类大断面洞库的稳定,需要对洞库岩体质量进行准确评价,以便进行合理的支护设计。以某地下水封储油洞库为工程背景,选取4北洞室3个典型地段作为试验地点,采用现场工程地质勘察、三维摄影测量系统（ShapeMetriX 3D）及地质雷达测试技术相结合的手段,查明各地段围岩的工程地质特征及节理分布情况,应用Q系统分类法对试验地点岩体进行稳定性分级,依据工程类比和相关规范确定试验地段的支护方案,并运用FLAC3D数值模拟及现场监测的方法对支护效果进行检验。结果表明,设计支护方案合理,能够保证围岩的稳定。     

地下水封能源洞库修建技术的发展与应用

21世纪以来,随着我国经济的发展,能源问题日益突出,石油进口量不断攀升,石油对外依存度日益增大,石油及天然气战略储备迫切需要建造大型地下水封储库。调研地下水封能源洞库的国内外发展现状,分析地下水封能源洞库的优势,总结修建地下水封洞库的关键技术,包括洞库的稳定性、水封的可靠性、封塞的密闭性和注浆的可控性。介绍我国地下洞库概况,包括汕头LPG地下水封洞库工程、锦州国家石油储备库工程、惠州国储洞库工程等。地下水封能源洞库作为地下储能的主要方式,可为我国的经济建设和国防事业提供有力支撑,必将在我国得到长足发展。     

注浆加固对近水库隧道裂隙密集带区地下水渗流场的影响性分析

利用Visual-modflow三维可视化渗流软件建模分析了邻近水库裂隙密集带地层，隧道开挖至注浆前后全过程地下水渗流场分布规律。结合隧址区水库、裂隙密集带等水力联系的影响，研究了隧道施工未扰动下渗流场演变过程。结果表明，毛洞开挖后裂隙水垂直补给隧道，影响范围很大，水库方向的反向补给或贯通排泄并不明显；隧道初期支护有利于保持地下水流场稳定，由于密集裂隙带的存在，横断面渗流变化与毛洞状态初期较为接近；随着注浆加固止水效果的提升，地下水向隧道内汇集的趋势减弱且范围减小，当围岩渗透系数折减到90%时，与初始渗流场较为接近，表明良好的防水体系对维持地下水渗流场稳定发挥了较好的作用；密集裂隙带的存在仅对局部渗流场有影响，对隧道和水库之间的水力联系并无显著影响。     

侧向排烟城市道路隧道的水幕阻烟隔热性能研究

为探究侧向排烟城市道路隧道的水幕阻烟隔热作用,并为隧道的水幕设计和消防疏散提供参考,使用FDS软件对水幕模型进行数值模拟计算。在8 MW的火灾规模下,研究隧道顶部2个喷头和4个喷头2种布置方式,0.08、0.1、0.25、0.4 MPa 4种水喷头工作压力、侧向排烟量大小、排烟口间距和数量等主要因素对隧道水幕阻烟隔热性能的影响,分析比较烟气扩散范围、温度及能见度的变化规律,评估隧道疏散救援环境。结果表明： 水幕系统能抑制隧道内烟气的扩散,阻止隧道温度过快上涨,并能改善隧道内的能见度; 水幕系统在排烟量增加、排烟口间距减小、排烟口数量增加的情况下,阻烟隔热性能更明显; 水幕系统对隧道内能见度的改善作用只维持于火灾发生的前中期,后期效果将减弱,因此消防救援工作应在火灾发生的前中期开展。     

平行4孔山岭隧道渗流场解析解及影响参数分析

为研究平行4孔山岭隧道渗流场,综合镜像法与叠加原理推导考虑衬砌时平行4孔隧道渗流场的解析解,将该解分别退化为单孔、双孔及3孔隧道渗流场解析解后与现有研究进行对比,并结合数值模拟计算结果,对解析解的正确性进行验证,继而讨论隧道间距、隧道相对尺寸及初期支护参数对4孔隧道涌水量及初期支护外水压力的影响规律。研究结果表明： 1）对于平行4孔隧道渗流场来说,间距变化带来的影响在相邻隧道间表现更加显著,当间距超过20倍隧道半径时则可忽略不计; 2）随着某一隧道直径的增大,该洞涌水量随之增大,其余隧道涌水量随之减小; 3）随着初期支护渗透系数的减小及其厚度的增大,隧道涌水量逐渐减小,初期支护后水压力逐渐增大,隧道间相互影响逐渐减弱。     

真空预压作用下竖井地基孔压消散研究

考虑竖井地基变形和渗流属于三维问题,提出真空预压作用下竖井地基的三维单井有限元计算方法。根据经典比奥固结理论,编制了可以考虑孔压、位移耦合的三维有限元程序。结合提出的三维单井有限元计算方法,应用该程序,分析某高速公路试验段在不同竖井间距、不同竖井打入深度下的孔压消散情况。分析表明:竖井地基的孔压消散规律为竖井间距越小,土体固结越快;竖井打入越深,下卧层孔压消散越快,处理区固结稍慢,但有利于整个土体固结。实际应用中竖井间距可取为1.0～1.5m,竖井应尽量打穿软土层,未穿时,可按5m影响深度考虑下卧层的固结。     

基于非线性屈服准则的地下石油洞库围岩变形特性研究

基于修正的非线性的Hoek-Brown屈服准则,对中国首个大型水封式地下洞室变形特性进行研究。采用非线性的Hoek-Brown屈服准则,在考虑渗透力条件下,分析地下洞室开挖后塑性区范围;运用离散元软件UDEC,块体选用H-B模型,根据施工巷道开挖过程中围岩变形情况,对围岩参数进行校正,获得较为可靠的随机节理分布的洞库围岩参数,并分析了节理随机分布的地下洞室开挖后边墙附近的水平方向、竖向、法向及切向的应力变化情况。     

裂隙对红粘土边坡渗流稳定的影响分析

为探讨裂隙对红粘土路堤边坡渗流稳定的影响规律,采用非饱和湿热耦合有限元分析方法,模拟了9种裂隙工况下边坡瞬态水分迁移过程,并基于非饱和强度理论耦合计算了边坡稳定性。分析得出,裂隙的存在明显加深了边坡降水影响深度,考虑裂隙工况下降水影响深度为裂隙埋深加上气候影响深度,裂隙间距对湿度影响深度贡献小,它主要控制着降水早期边坡水分迁移,裂隙埋深是影响边坡渗流和稳定的主要因子,裂隙埋深小于1.0m时裂隙对边坡稳定性影响不敏感,而裂隙埋深达到2.0m以上时影响十分显著。     

圆形地下洞室开挖围岩扰动区及塑性区范围的确定及讨论

地下洞室的开挖将会导致围岩应力重分布,在洞室周围产生扰动区,扰动区包括塑性变形区和弹性变形区。分析了开挖卸荷后围岩应力状态的变化,并利用弹塑性力学原理,探讨了地下洞室开挖导致的局部应力集中对应力重分布的影响规律;在此基础上,利用塑性区单元体应力平衡方程和摩尔—库伦准则建立了塑性区半径计算公式,可用来确定圆形洞室开挖扰动岩体临界破坏深度。     

以隧洞开挖为例研究影响裂隙岩体渗透性的因素

UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,可用来分析裂隙岩体洞室开挖后,因围岩应力与水力耦合作用导致裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。为了更为直观地了解耦合作用对裂隙岩体渗透特性的影响,本文以隧洞开挖为例,用开挖后隧洞内总涌水量来表征岩体的渗透特性。利用数值试验的方法,研究了块体边界、初始应力比、裂隙隙宽、裂隙夹角对开挖后隧洞内涌水量变化的影响,进而可以得出它们对裂隙岩体渗透性的影响。本文的主要结论为：随着块体尺寸和初始应力比的增大,隧洞内总涌水量减少;随着初始隙宽增大涌水量增大并当达到某一固定值后保持不变;隧洞涌水量在θ2/θ1=3.5,其中θ1=30°,即2组节理的夹角为75°处达到最大。     

基于数值模拟的劈裂注浆浆液扩散范围分析

基于离散元程序数值模拟,建立了地层土体劈裂注浆数值计算模型,分析在不同地压、不同注浆压力条件下,土体发生劈裂后浆液在土体裂隙中的扩散范围及注浆孔周边土体中塑性区分布特征。结果表明:随着注浆压力的增大,浆液在土体中的扩散范围逐渐增大;随着地层压力的增大,浆液的扩散逐步受到抑制,其范围逐渐缩小,土体的可注性下降;地层压力对土体中浆液扩散范围的分布形状亦有明显的影响;在注浆压力增大过程中,注浆孔周围土体处于塑性状态的土体单元增加、塑性区范围增大;当注浆压力一定时,注浆孔周围土体塑性区范围随地压增大而减小;地层劈裂注浆过程存在压密效应。     

新拌混凝土孔结构的影响因素研究

现今工程中仅以含气量单一指标预控制混凝土的抗冻性,为了提高混凝土的预控制性,采用新拌混凝土孔结构分析仪Air Void Analyzer(AVA)研究了水灰比、粉煤灰外掺、高频振捣时间和经时变化等因素对新拌混凝土孔结构的影响.结果显示;新拌混凝土孔结构除受水灰比影响以外;粉煤灰外掺、高频振捣时间、经时变化对新拌混凝土孔结构也有较明显的影响.指出混凝土现场施工仅仅控制含气量指标是不够的,更要考虑新拌混凝土的气泡间距系数以及外掺品种对引气剂的物理吸附作用,并且要考虑所使用的引气剂品种随时间推移后孔结构的变化,建议建立孔结构经时变化模型,便于现场施工控制.     

柴油机交叉孔喷嘴自由喷雾特性实验研究EI北大核心CSCD

为探究喷射压力、温度、背压和交叉角对交叉孔喷嘴喷雾性状的影响,基于可视化定容弹系统,利用阴影法,研究了单孔与不同角度交叉孔喷嘴的喷雾特性。结果表明:与单孔喷嘴相比,交叉孔喷嘴的喷雾贯穿距较小,喷雾锥角较大,且随着交叉角的增大,差距更加明显;随着喷射压力的提高,交叉孔与单孔喷嘴的喷雾贯穿距的差别减小,交叉角较大的交叉孔喷嘴的喷雾锥角增大;低蒸发温度下,喷射压力对喷雾前期贯穿距的影响较大,随着蒸发温度升高,交叉孔与单孔喷嘴喷雾锥角差距增大,喷雾前期贯穿距差别减小;背压提高后,总的趋势是喷雾贯穿距缩短,而喷雾锥角增大;与单孔喷嘴相比,它对交叉孔喷嘴的喷雾特性影响更大。     

施工及运营期矿山法隧道渗流模型试验系统的研制及应用

为探索隧道防排水体系与地下渗流场之间的关系,研制了施工及运营期矿山法隧道渗流模型试验系统,其整体尺寸为3 m(宽)×3 m(高)×2 m(厚),包括渗流模型箱、加固区模拟装置、排(涌)水量采集装置、移动式循环水箱装置和数据采集装置。该试验系统能够方便、准确地测试矿山法隧道施工及运营阶段的水压力、排(涌)水量和渗流场变化,并可根据试验需求对不同水头作用下的围岩、注浆圈、掌子面预注浆区域和初衬等进行配置和更换,最大限度地还原隧道及其周边渗流场状态。依托实际工程,采用该渗流模型试验系统和以控制渗透系数为基础的围岩-支护体系相似材料开展了不同注浆圈渗透系数下的渗流模型试验研究。结果表明:随着注浆圈渗透系数减小,渗流速度减慢,渗流时间大幅增加;运营期隧道二衬和注浆圈背后的特征点水压分布规律相似,注浆圈渗透系数越小其分担水压的效果越明显;对于非扰动开挖状态下隧道拱顶的特征点,开挖区靠近掌子面时其水压力值呈快速减小的趋势,但仍有动水压的作用,注浆圈渗透系数的改变对掌子面前方围岩中的渗流影响有限;对于非扰动开挖状态下隧道拱底的特征点,不同注浆圈渗透系数下,开挖区各测点的离散性较大,随注浆圈渗透系数增大,初衬背后的水压力值逐渐增加,而注浆圈背后的水压力值呈下降的趋势。     

黄岛50万m3地下液化石油气水封洞库库容测量

地下水封液化石油气(LPG)洞库建成验收后,要对洞罐的容积进行测量。为了测量结构复杂的黄岛50万m3LPG地下水封洞库的库容容积,首先,确定测量模型,把组成洞库的单个洞室或巷道定义为特殊尺寸的隧道并作为测量单元,分析断面测量过程中影响库容容积精度的因素;其次,探讨高精度自动测量Ⅰ级全站仪、隧道断面测量系统和三维实体建模软件的组合应用,根据采集的断面点集数据,通过人工计算和建模自动计算的相互验证,并与第三方成果对比分析;最后,创建洞库三维模型,水平剖切得到规定要求的一定深度容积计量表、切片图和洞库三维模型切片储量报告。结果表明： 采用断面法测量洞库库容是一种比较可行的测量方法,易操作,能保证精度要求。     

衬砌洞室群在平面SV波多角度入射下动应力集中问题研究

采用波函数展开法给出了半空间中衬砌洞室群在平面SV波入射下动应力集中问题的一个级数解析解.在满足一定的精度要求下,时无穷级数进行截断数值计算.衬砌分为刚性衬砌、无衬砌、柔性衬砌3种.计算结果表明:不同的入射角度对动应力集中系数具有重要的影响;洞室间距对动应力集中系数也有重要影响,当洞室之间距离较近时,洞室之间的相互作用对地下洞室群的动应力集中具有显著的放大作用;衬砌刚度对动应力集中问题也具有显著的影响,其中,刚性衬砌的动应力集中系数最大,无衬砌次之,柔性衬砌最小.     

恒压群孔注浆浆液压力分布理论模型与现场试验

隧道初期支护渗漏水严重威胁隧道全寿命周期运营安全,渗漏水处治过程中隧道拱底破坏、拱顶效果差的不均一性是其根本难题。针对目前隧道渗漏水处治过程中存在的设备浪费、工艺复杂等问题,提出基于多孔注浆的新型群孔注浆工艺,设计能保证一台注浆泵多个注浆孔同时注浆,并满足所有注浆孔孔口压力一致的恒压群孔注浆装置;考虑浆液重力因素影响,分析恒压群孔注浆浆液扩散规律,推导浆液压力变化方程,建立考虑浆液重力的浆液压力分布模型,获得浆液压力分布随隧道截面角度的变化规律;设计隧道初支壁后注浆现场试验,分析实际浆液压力与隧道截面角度的关系,并与理论计算结果进行对比,从隧道初支渗漏水注浆原理、工程特点及治理效果等方面,对其注浆设计提出相关建议。研究结果发现：基于恒压群孔注浆理论设计的群孔注浆装置可极大提高工程效率,治理区域注浆整体均匀;考虑浆液重力的浆液压力分布与现场试验结果基本吻合,恒压群孔注浆浆液压力呈现明显的椭圆形分布,拱底压力为拱顶压力的2.3倍,浆液压力分布随隧道截面角度呈对称分布,未考虑浆液重力的浆液压力分布与现场试验数据差别在-43%~33%不等,因此,注浆设计应充分考虑浆液的重力,研究结果对隧道初支渗漏水注浆理论与工艺有重要的借鉴意义。