地下水封洞库选址探索与研究

地下水封洞库选址探索与研究

摘要：地下水封洞库是近年来国内兴起的一种新的储油方式。选择合适的库址对该工程是非常重要的环节。本文拟对照烟台万华地下水封LPG洞库的选址勘察，结合洞库现已开挖阶段的地质条件，为国内其他洞库的选址提出可行的具体参考方案，并对目前洞库选址方法进行评价，并提出建议。

关键词：地下水封LPG洞库，选址，因素

Exploration and Research of Underground Cavern Location

——with Yantai Wanhua Underground LPG Cave As an Example

Wang Wei

( Shandong University of Science and TechnologyGeological science and Engineering College, Shandong Qingdao, 266510)

Abstract: the underground cavern in China in recent years is the rise of a new storage mode. Select the appropriate storage location for the project is a very important link. This paper is intended to control Yantai Wanhua underground LPG cavern sitting investigation, combined with the tunnel excavation is now stage of the geological conditions, the other depot location presents feasible specific reference scheme, and the depot location methods for evaluation, and puts forward some suggestions.

Key words: underground LPG depot, site selection, factors

1、地下水封洞库的储油原理

地下水封洞库处于稳定的地下水位线以下一定的深度(5m为宜)，通过人工在地下岩石中开挖出一定容积的洞室，利用稳定地下水的水封作用密封储存在洞室内的石油。洞室开挖前，地下水通过节理裂隙等渗透到岩层的深部并完全充满岩层空隙。当储油洞库开挖形成后，周围岩石中的裂隙水就向被挖空的洞室流动，并充满洞室。在洞室中注入油品后，油品周围会存在一定的压力差，因而在任一油面上，水压力都大于油压力，使油品不能从裂隙中漏走。同时利用油比水轻，以及油水不能混合的性质，流入洞内的水则沿洞壁汇集到洞底部形成水垫层，可由水泵抽出，原理示意图如(图1)。

图1地下水封洞库储油原理图

地下储油库的水封形式有三种：(1)自然水封；(2)人工水封；(3)上述两种方法的结合。水封系统受到岩层的水理特性或有无相邻洞室及地下水含水量等的影响。地下水封储油洞库直径规模一般比地下发电站小，而比通常的公路交通隧道断面要大，地下洞室不衬砌或仅做少量结构处理。所以，地下水封储油库对库址区的水文地质和工程地质条件要求较高。

2、地下水封洞库的选址基本原则

根据地下水封洞库的原理特点,在选址前要考虑的主要地质因素有四个,一是工程地质条件[1、2、3]，二是岩体基本质量等级,三是洞库围岩稳定性,四是洞库水封条件[4]。

3、工程实例——烟台万华地下水封LPG洞库

3.1 工程地质条件

工程建设场地在大地构造上处于华北断块区东部的胶辽断块之中，该区域内发育有北东向福山断裂、刘家亭断裂、栖霞断裂、林家庄断裂，北西西向蓬莱－威海断裂带和近东西向吴阳泉断裂等，但以上断裂均处于调查区外围，场地内该类构造不发育。

根据前期勘察成果，库址区周边发育数条次级断裂，影响控制洞库边界，库址区内构造基本不发育，对洞库工程建设影响较大的是分布在场地内的破碎带、节理裂隙密集带及区域性节理。

根据地质调查、物探及钻探成果资料，库址区内发育P1、P2两条破碎带。

P1破碎带，穿过库址区东南部，走向为NE向，倾向SE，倾角70o，地表破碎迹象不明显，选址勘察物探线J线180m和K线110m处有显示，本次勘察物探线WT1线200m处和WT2线350m处有显示。库区及主洞室布置宜避开该破碎带。

P2破碎带，位于场地南部ZK12钻孔附近，地表破碎迹象不明显，ZK12钻孔124.1-133.0m揭露为破碎带，岩芯呈碎块状及短柱状，强度低，泥化严重，岩体基本质量等级为Ⅳ～Ⅴ级，揭露厚度10.0m左右，ZK12钻孔附近选址勘察及本次勘察均布设了数条物探测线，大部分测线显示无明显的低阻异常带，但在WT3测线900m处电阻陡降，结合钻孔揭露情况，推测P2走向NE，倾向SE，倾角约60°。该破碎带对洞库工程建设影响较大，主洞室布置应避开。

一组或几组裂隙沿某一优势方向带状发育，形成裂隙密集带。拟建洞库场地范围内地表主要为强风化的黑云母二长花岗岩，地形平坦，露头不明显，未发现节理密集的破碎带。

根据地质调查库址区内的区域性节理可分为构造成因节理和物质分异成因节理两种类型。构造成因：此类节理是伴随区域内几条主要断层的形成而同时产生的。主要是与断层伴生的剪切结构面，往往发育有两组，其中一组与断层产状相同和近于一致，另一组与断层面斜交，两组结构面在剖面上成大角度相交，并形成“X”型。物质分异成因：此类结构面是由于成岩过程中物质分异作用形成的物质分异面，在后期造山运动中，由于应力的释放形成的节理，此类结构面产状一般与地形的坡度一致，随地形的变化而变化。总体来说区内主要发育二组缓倾角节理及三组陡倾角节理。

3.2 岩体基本质量等级

根据《工程岩体分级标准》（GB50218—94），岩体基本质量分级应根据岩体基本质量的定性特征（强度及完整性）和岩体基本质量指标（BQ）两者相结合，按下表确定

岩体基本质量分级表

岩体基本质量的定性特征按岩石单轴饱和抗压强度（Rc）、岩石质量指标（RQD）及孔内数字成像统计的裂隙间距综合确定，岩体基本质量指标BQ按公式BQ=90+3Rc+250Kv进行计算。岩石单轴饱和抗压强度（Rc）的离散性较大，根据岩性、岩体埋深及RQD值，综合给出了确定岩体基本质量分级的Rc的建议值；计算岩体完整性指数（Kv）时，岩块波速值是对大量岩块测试后，考虑地下岩体应力释放等影响，根据不同岩体，结合工程经验分段给出的，岩体波速为实测值。

3.3洞库围岩稳定性

根据初步勘察情况，洞库影响范围内次级断裂等构造基本不发育，岩体完整，洞库围岩主要为微风化的黑云母二长花岗岩，岩质坚硬，岩体基本质量等级以Ⅱ级为主。采用工程类比法，黄岛龙泽LPG地下水封洞库主洞室截面大小、洞室长度等与本工程相同，根据其建设经验，洞库开挖过程中，遇Ⅲ级围岩需喷锚支护，Ⅱ级围岩基本可自稳。拟建烟台万华老厂搬迁工程项目液化烃地下水封洞库