[發(fā)明專利]儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610015378.8
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105675384B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張彬;王漢勛;馮軍;付棟;李俊彥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 北京領(lǐng)科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11690
• 代理人: 艾變開

1.儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法，其特征在于：所述的儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法包括四部分，分別為深部硬石膏圍巖工程地質(zhì)特征分析、深部硬石膏圍巖力學(xué)參數(shù)分析、儲庫洞室群穩(wěn)定性研究和洞室布局優(yōu)化設(shè)計；其中：

1)、所述的深部硬石膏圍巖工程地質(zhì)特征分析包括分析礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)背景、構(gòu)造地質(zhì)特征和地層特性；

2)、所述深部硬石膏圍巖力學(xué)參數(shù)分析，包括以下步驟：

步驟1：對巖樣進行力學(xué)試驗，包括測試巖石的密度、彈性模量、泊松比、粘聚力、內(nèi)摩擦角、抗壓強度及抗拉強度；所述巖樣均為-400m水平采房現(xiàn)場采取或鉆孔所得，并對巖樣進行精細加工，使得巖樣直徑為50mm，高度為100mm，兩端平整度誤差不大于0.02mm，垂直于巖樣軸線，最大偏差不大于0.25°，巖樣高度上直徑誤差不大于0.3mm；

步驟2：確定儲油環(huán)境下洞室?guī)r體強度參數(shù)；

3)、所述儲庫洞室群穩(wěn)定性研究，包括數(shù)值模擬計算和洞室圍巖穩(wěn)定性分析；

4)、洞室布局優(yōu)化設(shè)計，包括評價指標(biāo)的選取、試驗方案設(shè)計及優(yōu)化結(jié)果分析；所述評價指標(biāo)的選取，將圍巖塑性區(qū)分布規(guī)律及單元安全系數(shù)作為評價指標(biāo)；所述評價指標(biāo)的單元安全系數(shù)評價基于Hoek-Brown強度準(zhǔn)則，結(jié)合模型的應(yīng)力場分布，提出單元安全系數(shù)，保證模型中的單元具有一定的強度儲備；

所述試驗方案設(shè)計，以硬石膏采房設(shè)計尺寸作為初始參數(shù)，選取采房立柱寬度、立柱高度和隔層厚度作為影響因素，設(shè)計5水平，共設(shè)計25種試驗方案，進行試驗；

所述優(yōu)化結(jié)果分析，對塑性區(qū)分布規(guī)律考慮上、下立柱和隔層是否出現(xiàn)貫通區(qū)；塑性區(qū)體積為圍巖處于塑性極限的所有單元體積總和；對單元安全系數(shù)考慮上立柱安全系數(shù)為上層各個立柱所在單元的安全系數(shù)平均值的極小值，下立柱安全系數(shù)為下層各個立柱所在單元的安全系數(shù)平均值的極小值，隔層安全系數(shù)為隔層所在單元的安全系數(shù)平均值的極小值；分析各試驗塑性區(qū)分布規(guī)律和單元安全系數(shù)，得出各因素的最佳水平組合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法，其特征在于：所述區(qū)域地質(zhì)背景及構(gòu)造地質(zhì)特征分析礦區(qū)及周邊褶皺及斷層的發(fā)育情況，評估裂隙的貫通情況；所述地層特性評價地層及圍巖的類別，并測試地層及圍巖的物理力學(xué)參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法，其特征在于：所述深部硬石膏圍巖力學(xué)參數(shù)分析步驟2中運用基于Hoek-Brown強度準(zhǔn)則和地質(zhì)強度指標(biāo)的綜合量化方法對硬石膏巖體強度參數(shù)進行研究，包括巖體單軸抗壓強度、單軸抗拉強度、彈性模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角及對應(yīng)巖石參數(shù)的折減率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法，其特征在于：所述儲庫洞室群穩(wěn)定性研究的數(shù)值模擬計算采用FLAC^3D有限差分軟件進行計算，且模型匹配在特定的壓力水平下的非線性Hoek-Brown強度包線；流動法則按照應(yīng)力狀態(tài)來分配流動法則，在完全拉伸區(qū)，使用徑向流動法則；在壓縮或拉伸等于0的區(qū)域使用關(guān)聯(lián)流動法則。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法，其特征在于：所述試驗方案設(shè)計的立柱寬度逐漸進行遞增，5水平分別選取10m、12m、14m、16m、18m；立柱高度逐漸進行遞增，5水平分別選取11m、13m、15m、17m、19m；隔層厚度逐漸進行遞增，5水平分別選取10m、14m、18m、22m、26m。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲油環(huán)境下深部硬石膏洞室群穩(wěn)定性評價及布局優(yōu)化方法，其特征在于：所述優(yōu)化結(jié)果分析運用極差分析法，由極差大小排出影響塑性區(qū)體積大小、上立柱安全系數(shù)、下立柱安全系數(shù)和隔層安全系數(shù)的各因素的重要性順序，并得出各因素的最佳水平組合。