CN109376489A - 一种地下储库水幕孔精细布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种地下储库水幕孔精细布置方法。本发明方法，包括：确定初始的水幕孔间距；水幕孔内裂隙参数的统计；计算水幕孔连通的最优间距；不同位置水幕孔的精细布置。本发明可以确定水幕系统不同位置处的水幕孔之间连通的最优间距，并对不满足初始间距要求的水幕孔进行钻孔加密处理，保证水幕孔之间的连通性达到设计要求。本发明能够对不同位置的水幕孔进行精细布置，具有较强的适应性，能够通过精细布置保证整个水幕系统的连通性和水封性。

Description

一种地下储库水幕孔精细布置方法
技术领域
本发明涉及土木工程领域，尤其涉及一种地下储库水幕孔精细布置方法。
背景技术
近年来，随着石油需求量的逐渐增大，国家越来越重视石油战略储备库的建立，并且地下水封石洞油库已成为石油储备库的首要选择。地下水封石洞油库的关键是密封性问题。
水幕系统是保证地下水封石洞油库密封性的关键，水幕孔是水幕系统的核心组成部分。在水幕孔的设计中，关键是确定水幕孔的间距，现有的水幕孔的间距都是根据经验或者工程类比法确定，水幕孔的间距是一致的，无法保证所有位置的水幕孔都连通，进而保障整个水幕系统的水封性。所以，需要建立一种地下储库水幕孔精细布置方法，根据不同位置处裂隙参数，合理确定不同位置的最优水幕孔间距和进行水幕孔的精细布置。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种地下储库水幕孔精细布置方法。本发明通过对水幕孔的各参数进行统计和计算，从而精确的布置适应性强的水幕孔。本发明采用的技术手段如下：
一种地下储库水幕孔精细布置方法，包括如下步骤：
S1、根据地下储库裂隙岩体的地质条件确定初始的水幕孔间距；
S2、以初始的水幕孔间距施作水幕孔，并统计各水幕孔内裂隙的参数，所述裂隙参数至少包括裂隙迹长和面密度；
S3、根据相邻水幕孔的裂隙迹长和面密度，基于逾渗理论确定预设不同逾渗参数下相邻水幕孔的连通概率与水幕孔间距的关系，进而根据优选的连通概率确定相邻水幕孔连通的最优间距；
S4、对初始水幕孔间距达不到最优间距要求的位置进行水幕孔钻孔加密处理，以保证水幕孔之间的连通性，完成水幕孔精细布置。
进一步地，所述步骤S1中，所述初始的水幕孔间距为裂隙迹长的0.3～1倍。
进一步地，所述步骤S2中，水幕孔内裂隙参数统计是随机选取10～30％的水幕孔通过钻孔成像技术进行统计，统计裂隙的参数还包括倾角、线密度和隙宽。
进一步地，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31、根据现场统计参数(包括迹长分布和面密度)和如下公式确定现场逾渗参数的范围；
式中：p为逾渗参数，l表示裂隙迹长，n(l)表示迹长在[l,l+dl]范围内的裂隙数量，lmax和lmin分布为裂隙迹长的上下限，L2为研究裂隙岩体的面积；
S32、从现场逾渗参数范围中选取若干典型逾渗参数，根据现场统计参数(包括迹长、倾角、面密度、隙宽等)建立离散裂隙网络模型并截取不同尺寸模型计算不同地下水流动形态和水幕孔间距下水幕孔之间的连通概率(连通概率为连通的模型数与总截取模型数的比值)，拟合得到不同逾渗参数下的连通概率与水幕孔间距的关系；
S33、选取连通概率为大于98％的值，得到不同逾渗参数情况下的水幕孔最优间距；
S34、拟合水幕孔间距与逾渗参数的关系，绘制水幕孔最优间距设计图。
进一步地，所述步骤S4具体包括如下步骤：
S41、根据步骤S2的裂隙参数统计结果进行分区；
S42、根据不同分区的结构面参数统计结果，参照步骤S34得到的水幕孔最优间距设计图确定不同分区的最优间距；
S43、对于初始间距大于最优间距的区域进行钻孔加密处理，保证水幕孔之间的连通性。
本发明基于逾渗理论计算地下储库水幕孔之间连通的最优水幕孔间距和水幕孔间距设计图，并通过分区和钻孔加密的方法来保证水幕孔之间的连通性和整个水幕系统的水密封。本发明根据不同位置的参数进行分析获得不同位置的水幕孔间距，具有很强的适应性。
基于上述理由本发明可在土木工程领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种地下储库水幕孔精细布置方法流程图。
图2为本发明实施例中选取不同逾渗参数后绘制出的水幕孔最优间距设计图，(a)中的逾渗参数选择4.50、(b)中的逾渗参数选择5.23、(c)中的逾渗参数选择6.17，(d)中的逾渗参数选择7.05。
图3为本发明实施例中水幕孔间距与逾渗参数关系示意图。
图4为本发明实施例中水幕孔间距设计示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种地下储库水幕孔精细布置方法，包括如下步骤：
S1、根据地下储库裂隙岩体的地质条件确定初始的水幕孔间距；
作为优选的实施方式，所述初始的水幕孔间距为裂隙迹长的0.3～1倍。
S2、以初始的水幕孔间距施作水幕孔，并统计各水幕孔内裂隙的参数，所述裂隙参数至少包括裂隙迹长和面密度；
作为优选的实施方式，水幕孔内裂隙参数统计是随机选取10～30％的水幕孔通过钻孔成像技术进行统计，统计裂隙的参数还包括倾角、线密度和隙宽。
S3、根据相邻水幕孔的裂隙迹长和面密度，基于逾渗理论确定预设不同逾渗参数下相邻水幕孔的连通概率与水幕孔间距的关系，进而根据优选的连通概率确定相邻水幕孔连通的最优间距；
其具体为：S31、根据现场统计参数(包括迹长分布和面密度)和如下公式确定现场逾渗参数的范围；
式中：p为逾渗参数，l表示裂隙迹长，n(l)表示迹长在[l,l+dl]范围内的裂隙数量，lmax和lmin分布为裂隙迹长的上下限，L2为研究裂隙岩体的面积，
S32、从现场逾渗参数范围中选取若干典型逾渗参数，根据现场统计参数(包括迹长、倾角、面密度、隙宽等)建立离散裂隙网络模型并截取不同尺寸模型计算不同地下水流动形态和水幕孔间距下水幕孔的连通概率(连通概率为连通的模型数与总截取模型数的比值)，拟合得到不同逾渗参数下的连通概率与水幕孔间距的关系，本实施例中水流主要分为平行流和辐射流；
S33、选取连通概率为大于98％的值，得到不同逾渗参数情况下的水幕孔最优间距；
S34、拟合水幕孔间距与逾渗参数的关系，绘制水幕孔最优间距设计图。
S4、对初始水幕孔间距达不到最优间距要求的位置进行水幕孔钻孔加密处理，以保证水幕孔之间的连通性，完成水幕孔精细布置。
其具体包括：
S41、根据步骤S2的裂隙参数统计结果进行分区；
S42、根据不同分区的结构面参数统计结果，参照步骤S34得到的水幕孔最优间距设计图确定不同分区的最优间距；
S43、对于初始间距大于最优间距的区域进行钻孔加密处理，保证水幕孔之间的连通性。
下面结合实例对本发明的水幕孔精细布置方法做出详细说明，具体步骤如下：
(1)确定水幕孔的初始间距，在本实施例中，地质勘查得到迹长的平均值为28m，初始间距一般为8.4～28m，实施例选取15m。
(2)按照初始水幕孔间距施作水幕孔，随机选取10～30％的水幕孔进行钻孔成像，确定水幕孔内的裂隙参数分布情况，包括裂隙迹长、倾角、隙宽、线密度或者面密度等，得到的水幕孔内裂隙参数，通过统计得到水幕孔周边水平和竖直截面的裂隙参数分别如表1和表2所示。
表1水平截面
参数 分布情况 相关参数取值
迹长l 正态分布 平均值28m，标准差3m，上下限55m和0m
倾角θ 正态分布 两组，平均值76°和24°，标准差25°和27°
隙宽b 常数 0.1mm
密度ρ - 线密度：0.11～0.3条/m，对应面密度：0.0056～0.0153条/m<sup>2</sup>
表2垂直截面
参数 分布情况 相关参数取值
迹长l 正态分布 平均值28m，标准差3m，上下限55m和0m
倾角θ 正态分布 两组，平均值160°和24°，标准差25°和27°
隙宽b 常数 0.1mm
密度ρ - 线密度：0.11～0.3条/m，对应面密度：0.0056～0.0153条/m<sup>2</sup>
(3)采用基于逾渗理论的水幕孔间距确定方法确定，确定不同迹长和线密度(或面密度)情况下的水幕孔间距的选择情况，具体包括：
①根据公式(1)确定现场逾渗参数范围，本实施例通过计算得逾渗参数范围为4.50～12.35；
②选取几个典型逾渗参数(本实施例逾渗参数取4.50、5.23、6.17和7.05)，得到不同逾渗参数下的连通概率与水幕孔间距的关系分别如图2(a)(b)(c)(d)所示，图中的R2标识拟合程度，拟合函数显示无限接近100％，本实施例取连通概率为99％，得到不同逾渗参数情况下的水幕孔最优间距，本实施例中4种逾渗参数下的水幕孔最优间距为13.67m、14.43m、18.46m和19.76m；
③拟合水幕孔间距与逾渗参数的关系，本实施例绘制如图3所示的水幕孔间距设计图。
(4)结合不同位置水幕孔成像得到的裂隙参数分布和步骤(3)中理论计算结果，确定不同位置处的水幕孔间距，并对达不到要求的位置进行水幕孔钻孔加密处理，以保证水幕孔之间的连通性。例如某一位置处的裂隙迹长平均值为25m，线密度为0.11条/m，根据图4可以得出水幕孔最优间距为8.8m，而初始选取的间距15m不满足要求，在此处进行钻孔加密，使得水幕孔间距为7.5m，满足要求，即完成水幕孔精细布置。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种地下储库水幕孔精细布置方法，其特征在于，如下步骤：
S1、根据地下储库裂隙岩体的地质条件确定初始的水幕孔间距；
S2、以初始的水幕孔间距施作水幕孔，并统计各水幕孔内裂隙的参数，所述裂隙参数至少包括裂隙迹长和面密度；
S3、根据相邻水幕孔的裂隙迹长和面密度，基于逾渗理论确定预设不同逾渗参数下相邻水幕孔的连通概率与水幕孔间距的关系，进而根据优选的连通概率确定相邻水幕孔连通的最优间距；
S4、对初始水幕孔间距达不到最优间距要求的位置进行水幕孔钻孔加密处理，以保证水幕孔之间的连通性，完成水幕孔精细布置。
2.根据权利要求1所述的一种地下储库水幕孔精细布置方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述初始的水幕孔间距为裂隙迹长的0.3～1倍。
3.根据权利要求1所述的一种地下储库水幕孔精细布置方法，其特征在于，所述步骤S2中，水幕孔内裂隙参数统计是随机选取10～30％的水幕孔通过钻孔成像技术进行统计，统计裂隙的参数还包括倾角、线密度和隙宽。
4.根据权利要求1或3所述的一种地下储库水幕孔精细布置方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31、根据现场统计参数和如下公式确定现场逾渗参数的范围；
式中：p为逾渗参数，l表示裂隙迹长，n(l)表示迹长在[l,l+dl]范围内的裂隙数量，lmax和lmin分布为裂隙迹长的上下限，L2为研究裂隙岩体的面积；
S32、从现场逾渗参数范围中选取若干典型逾渗参数，根据现场统计参数建立离散裂隙网络模型并截取不同尺寸模型计算不同地下水流动形态和水幕孔间距下水幕孔之间的连通概率，拟合得到不同逾渗参数下的连通概率与水幕孔间距的关系，所述连通概率为连通的模型数与总截取模型数的比值；
S33、选取连通概率为大于98％的值，得到不同逾渗参数情况下的水幕孔最优间距；
S34、拟合水幕孔间距与逾渗参数的关系，绘制水幕孔最优间距设计图。
5.根据权利要求4所述的一种地下储库水幕孔精细布置方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括如下步骤：
S41、根据步骤S2的裂隙参数统计结果进行分区；
S42、根据不同分区的结构面参数统计结果，参照步骤S34得到的水幕孔最优间距设计图确定不同分区的最优间距；
S43、对于初始间距大于最优间距的区域进行钻孔加密处理，保证水幕孔之间的连通性。
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