地下水封石油储库裂隙网络建模与水封参数优化
发布时间：2021-04-18 21:59
随着世界经济的快速发展,以市场和军事需求为目的的地下水封石油储库受到世界各国青睐。开展裂隙的深入研究对石油的开采、存储和污染物的处置都尤为重要。裂隙的几何参数不但决定了裂隙的力学性质和渗透特性,同时也为地下水封石油储库的设计、水封性评价和安全运营等提供重要数据支持。因此,合理准确的获得裂隙结构面的几何参数,建立有效的裂隙网络模型是进行大型地下石油储库设计和分析的基石。水封性评价及参数优化作为地下水封石油储库安全建设的理论基础,其好坏是地下石油储库工程成败与否的关键。因此,如何保证水封油库的水封性对于保障储油安全具有重要的安全意义和科学价值。针对该关键科学问题,本文通过大量裂隙网络模拟分析,揭示了裂隙网络模拟产生边界效应的原因,提出了边界效应弱化方法,编制了考虑边界效应的裂隙网络建模程序。基于计算机裂隙网络模拟和野外实际露头对不同的迹长估计方法进行分析,揭示了其适用性的规律,建立了统计窗优化方法。分析了裂隙网络几何参数对渗透性的敏感性,建立了与裂隙几何参数直接相关的渗透性估算模型。并且基于全因子试验设计对地下水封洞库水封参数进行了优化。具体成果如下:（1）基于计算机裂隙网络模拟和野外实际...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１结构面与矩形窗口的交切关系??Ｆｉｇ．２－１?Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｐｌａｎｅ?ａｎｄ?ｒｅｃｔａｎｇｌｅ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｗ?ｉｎｄｏｗ??
２．３统计窗法??Ｋｕｌａｔｉｌａｋｅ和Ｗｕ在１９８４年提出了用统计窗法估计结构面的平均迹长。此方??法需要在测量平面上布置一个矩形测窗，如图２－１所示。通过研究和记录节理面??和统计窗的相互交切的关系，通过统计计数的方法来确定节理面的平均迹长。Ｌ．??Ｚｈａｎｇ和Ｈ．?Ｈ．?Ｅｉｎｓｔｅｉｎ提出了采用圆形统计窗进行节理裂隙的统计，圆形统计??窗不受裂隙产状因素的影响，也不需要复杂的积分运算，如图２－２。首先需要选??定一个岩体的露头面，然后在该露头面上布置一个长为Ｌ，高为Ｈ的矩形测窗，??将统计窗的尺寸（长为Ｌ，高为Ｈ）和其走向记录下来。在本研宄中，我们选取的??是正方形或者圆形统计窗。在统计窗内的裂隙与统计窗有如下的三种类型关系，??具有三种类型的关系的裂隙是我们需要统计的裂隙。??（１）
｜Ｑｐ［－??＼??ｙ??图２－２结构面与圆形窗口的交切关系??Ｆｉｇ．２－２?Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｐｌａｎｅ?ａｎｄ?ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｗ?ｉｎｄｏｗ??表２－１测窗测量成果记录表??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｒｅｃｏｒｄ?ｔａｂｌｅ?ｏｆ?ｗｉｎｄｏｗ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｒｅｓｕｌｔｓ??露头面位置：?露头面条件：?测窗编号：?测窗尺度：?测量日期：??序号结迹长隙宽备注??￣ｉ??２??２．４基于计算机模拟的迹长估值影响因素分析??在野外对裂隙迹长进行采样统计时，由于受露头的限制，只能根据出露的迹??线对结构面进行估计。常常会出现多种偏差：（１）采样偏差：节理裂隙越大，在统??计区域内出现的概率越高，反之，节理裂隙越小，其出现概率越小，致使大长的??节理越容易被取样。（２）截断偏差：存在的过于长大的节理，其范围远远超过了统??计区域，观测到其一部分迹长，称之为删节迹长。（３）舍弃偏差：过于短小的裂隙??往往舍去不予以统计。迹长的估计方法的提出就是消除误差的过程。为研究各种??方法的适用性和探讨迹长估计测量的最佳测窗尺寸，选取裂隙的密度、平均迹长、??迹长的分布函数、统计窗的位置等进行综合分析。??２．４．１改进的二维裂隙网络方法??计算机裂隙网络模拟技术可通过计算机生成大量的符合地质统计规律的裂??隙网络，省时省力，方便我们对其进行批量的分析和研宄
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑几何形貌特征的粗糙岩体裂隙渗流特性研究[J]. 申林方,曾叶,王志良,李邵军. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[2]裂隙岩体渗流溶质运移耦合离散裂隙模型数值计算方法[J]. 李馨馨,徐轶. 岩土工程学报. 2019(06)
[3]花岗岩断裂带原状裂隙岩水力特性试验研究[J]. 郭亮,胡卸文,李晓昭,巫锡勇,吴礼舟,李煜,罗刚,马洪生. 岩土力学. 2018(11)
[4]基于结构面网络模拟技术的边坡楔形体分析方法研究[J]. 马淑芝,贾洪彪,张致能,张志飞. 岩土工程学报. 2018(S2)
[5]水幕系统对地下水封洞库藏品安全的影响分析[J]. 杨荣,胡成,陈刚,黎照洪. 水文地质工程地质. 2018(01)
[6]基于LHS的坝基岩体三维裂隙网络模拟[J]. 岳攀,钟登华,吴含,张亦弛. 水力发电学报. 2016(10)
[7]美国页岩气开发回顾:什么引发了“页岩气热潮”?[J]. 王忠民,Alan Krupnick. 经济资料译丛. 2015(01)
[8]大型地下水封石油洞库渗流场时空演化特征研究[J]. 李术才,张立,马秀媛,薛翊国,王者超,李逸凡,平洋,姜彦彦. 岩土力学. 2013(07)
[9]地下水封石油洞库施工期围岩完整性参数敏感性分析[J]. 王者超,李术才,吕晓庆,薛翊国. 岩土力学. 2011(S2)
[10]A new classification of seepage control mechanisms in geotechnical engineering[J]. Yifeng Chen1,2,Ran Hu1,2,Chuangbing Zhou1,2,Dianqing Li1,2,Guan Rong1,2,Qinghui Jiang1,2 1 State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science,Wuhan University,Wuhan,430072,China 2 Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering of Ministry of Education,Wuhan University,Wuhan,430072,China. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2010(03)
硕士论文
[1]水电工程坝基岩体裂隙网络优势分组及动态建模方法研究[D]. 吴含.天津大学 2017
[2]裂隙迹长非确定性统计模型的应用研究[D]. 张文丽.成都理工大学 2007
本文编号：3146241
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１结构面与矩形窗口的交切关系??Ｆｉｇ．２－１?Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｐｌａｎｅ?ａｎｄ?ｒｅｃｔａｎｇｌｅ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｗ?ｉｎｄｏｗ??
２．３统计窗法??Ｋｕｌａｔｉｌａｋｅ和Ｗｕ在１９８４年提出了用统计窗法估计结构面的平均迹长。此方??法需要在测量平面上布置一个矩形测窗，如图２－１所示。通过研究和记录节理面??和统计窗的相互交切的关系，通过统计计数的方法来确定节理面的平均迹长。Ｌ．??Ｚｈａｎｇ和Ｈ．?Ｈ．?Ｅｉｎｓｔｅｉｎ提出了采用圆形统计窗进行节理裂隙的统计，圆形统计??窗不受裂隙产状因素的影响，也不需要复杂的积分运算，如图２－２。首先需要选??定一个岩体的露头面，然后在该露头面上布置一个长为Ｌ，高为Ｈ的矩形测窗，??将统计窗的尺寸（长为Ｌ，高为Ｈ）和其走向记录下来。在本研宄中，我们选取的??是正方形或者圆形统计窗。在统计窗内的裂隙与统计窗有如下的三种类型关系，??具有三种类型的关系的裂隙是我们需要统计的裂隙。??（１）
｜Ｑｐ［－??＼??ｙ??图２－２结构面与圆形窗口的交切关系??Ｆｉｇ．２－２?Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｐｌａｎｅ?ａｎｄ?ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｗ?ｉｎｄｏｗ??表２－１测窗测量成果记录表??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｒｅｃｏｒｄ?ｔａｂｌｅ?ｏｆ?ｗｉｎｄｏｗ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｒｅｓｕｌｔｓ??露头面位置：?露头面条件：?测窗编号：?测窗尺度：?测量日期：??序号结迹长隙宽备注??￣ｉ??２??２．４基于计算机模拟的迹长估值影响因素分析??在野外对裂隙迹长进行采样统计时，由于受露头的限制，只能根据出露的迹??线对结构面进行估计。常常会出现多种偏差：（１）采样偏差：节理裂隙越大，在统??计区域内出现的概率越高，反之，节理裂隙越小，其出现概率越小，致使大长的??节理越容易被取样。（２）截断偏差：存在的过于长大的节理，其范围远远超过了统??计区域，观测到其一部分迹长，称之为删节迹长。（３）舍弃偏差：过于短小的裂隙??往往舍去不予以统计。迹长的估计方法的提出就是消除误差的过程。为研究各种??方法的适用性和探讨迹长估计测量的最佳测窗尺寸，选取裂隙的密度、平均迹长、??迹长的分布函数、统计窗的位置等进行综合分析。??２．４．１改进的二维裂隙网络方法??计算机裂隙网络模拟技术可通过计算机生成大量的符合地质统计规律的裂??隙网络，省时省力，方便我们对其进行批量的分析和研宄
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑几何形貌特征的粗糙岩体裂隙渗流特性研究[J]. 申林方,曾叶,王志良,李邵军. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[2]裂隙岩体渗流溶质运移耦合离散裂隙模型数值计算方法[J]. 李馨馨,徐轶. 岩土工程学报. 2019(06)
[3]花岗岩断裂带原状裂隙岩水力特性试验研究[J]. 郭亮,胡卸文,李晓昭,巫锡勇,吴礼舟,李煜,罗刚,马洪生. 岩土力学. 2018(11)
[4]基于结构面网络模拟技术的边坡楔形体分析方法研究[J]. 马淑芝,贾洪彪,张致能,张志飞. 岩土工程学报. 2018(S2)
[5]水幕系统对地下水封洞库藏品安全的影响分析[J]. 杨荣,胡成,陈刚,黎照洪. 水文地质工程地质. 2018(01)
[6]基于LHS的坝基岩体三维裂隙网络模拟[J]. 岳攀,钟登华,吴含,张亦弛. 水力发电学报. 2016(10)
[7]美国页岩气开发回顾:什么引发了“页岩气热潮”?[J]. 王忠民,Alan Krupnick. 经济资料译丛. 2015(01)
[8]大型地下水封石油洞库渗流场时空演化特征研究[J]. 李术才,张立,马秀媛,薛翊国,王者超,李逸凡,平洋,姜彦彦. 岩土力学. 2013(07)
[9]地下水封石油洞库施工期围岩完整性参数敏感性分析[J]. 王者超,李术才,吕晓庆,薛翊国. 岩土力学. 2011(S2)
[10]A new classification of seepage control mechanisms in geotechnical engineering[J]. Yifeng Chen1,2,Ran Hu1,2,Chuangbing Zhou1,2,Dianqing Li1,2,Guan Rong1,2,Qinghui Jiang1,2 1 State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science,Wuhan University,Wuhan,430072,China 2 Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering of Ministry of Education,Wuhan University,Wuhan,430072,China. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2010(03)
硕士论文
[1]水电工程坝基岩体裂隙网络优势分组及动态建模方法研究[D]. 吴含.天津大学 2017
[2]裂隙迹长非确定性统计模型的应用研究[D]. 张文丽.成都理工大学 2007
本文编号：3146241
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