《地下大型储备库洞室断面形状优化及合理间距研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下大型储备库洞室断面形状优化及合理间距研究（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、北京交通大学硕士学位论文地下大型储备库洞室断面形状优化及合理间距研究姓名：段亚刚申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘保国20071201A B S T R A C TA B S T R A C T ：t h ep r o b l e mo fe n e r g ys a f e t yi nc h i n ab e c o m e sv e r yp r o m i n e n t ,e s t a b l i s h i n gas t r a t e g i co i lr e s e r v ei so n eo ft h em o s te s s e n t i a ld e
2、 m e n t s U n d e r g r o u n dw a t e r - s e a l e dm i n e ds t o r a g ec a v c r l l Si sab e t t e rf o r mo fo i ls t o r a g e B u tt h ed e s i g na n do p t i m i z a t i o no ft h e s ek i n d so fl a r g e - s c a l eu n d e r g r o u n dc a v e l “ ng r o u pa r ep r o b l e m st ob es
3、 o l v e d t h ew o r ko f t h i sp a p e ri sa sf o l l o w s ：( 1 ) O p t i m i z a t i o nf u n c t i o n so fc o m m e r c i a lf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s ( F E A ) s o f t w a r eA N S Y Si se m p l o y e dt oc a r r yo u te l a s t o p l a s t i ce m u l a t i o nb a c k - a n a l
4、 y s i so fl a r g e - s c a l eu n d e r g r o u n dc a v e T ng r o u p D e v e l o pt h es h a p eo fc r o s ss e c t i o no fa nu n d e r g r o u n ds t o r a g ec a v e r nt oa c h i e v ep a r a m e t e rw i t hA P D Ll a n g u a g e B yt h i sw a ya n a l y s i sf i l ew e r eo b t a i n e d
5、W i t l lS u bp r o b l e ma p p r o x i m a t i o nm e t h o da n dt o o l so fr a n d o ms e a r c ht h eC R O S Ss e c t i o n so fl a r g eu n d e r g r o u n ds t o r a g ec a v e r nw e r eo p t i m i z e d F i n do u tt h eo p t i m a lC R O S Ss e c t i o n su n d e rs p e c i a lg e o l o g
6、 i e a lc o n d i t i o n s T h er e s u l ts h o w st h a ta f t e ro p t i m i z a t i o n t h es t a b i l i t yo fs u r r o u n d i n gr o c ki sr e m a r k a b l yi n c r e a s e d ( 2 ) F i n do u tt h ei n f l u e n c ed e g r e eo fe v e r yd e s i g nv a r i a b l e sf o rt h eC R O S Ss e
7、c t i o n so p t i m a ld e s i g nw i t hC l O W ns e t t l e m e n ta so b j e c t i v ef u n c t i o ni nt h es t r a i i g i nw a l la r c hc r o s ss e c t i o n sa n df i v e - c e n t e r e da r c hg l O S Ss e c t i o n s I tp r o v i d e sr e f e r e n c ef o rt h ed e s i g na n do p t i m
8、 i z a t i o no f s i m i l a re n g i n e e r i n g ( 3 ) D i f f e r e n to fd i s t a n c eb e t w e e ne v e r yc r o s ss e c t i o n sa r cr e s e a r c h e da n dd e s i g n e dc o r r e s p o n d i n g l yi nd e t a i l F i n do u ta p p r o p r i a t ed i s t a n c eo fd i f f e r e n ts h
9、a p eo fc r o s ss e c t i o n ( 4 ) n eH u a n g O a ou n d e r g r o u n dw a t e r - s e a l e dm i n e ds t o r a g ec a v G m q sw a st a k e na sa ne x a m p l et os h o wt h ev a c t i c a la p p l i c a t i o no ft h e s eo p t i m u md e s i g nm e t h o d RW a Sp r o v e dt h a tt h ed e s
10、 i g nr e s e a r c h e dt h ei d e a le f f e c t I th a sb e t t e rp r o s p e c t si ne n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n s K E Y W O R D S ：U n d e r g r o u n dc a v e r n ；c r o s ss e c t i o n s ；d i s t a n c e ；o p t i m i z a t i o nC L A S S N 0 ：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、
11、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：易础签字日期：上口才 年7 乙月n 日名期签R师字导签独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中
12、作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日致谢本论文的工作是在我的导师刘保国教授的悉心指导下完成的，刘保国教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来刘保国老师对我的关心和指导。刘保国教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向刘保国老师表示衷心的谢意。刘保国教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，北京交通大学硕0 5 1 班的各位同学对我论文的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学
13、校专心完成我的学业。1 绪论中国作为一个石油进口大国，目前净进口量超过了我国石油消费量的3 0 ，预计2 0 2 0 年达到5 0 以上，建立必要的国家石油战略储备是非常必要的。石油储备从储存设施形式上可以分为陆上储罐、海上储罐、地下储罐、地下洞库等。由于地下洞库存储相对于其他存储方式具有占地少、投资小、损耗少、污染小、运营管理费用低、安全性能高、装卸速度快等优点，美国、同本、德国、芬兰、瑞典、荷兰、法国等国已广泛采用地下油库储备石油。地下大型储备库的建设是地下石油储备中的重要工作，洞室轴线选定后，围岩的介质和初始地应力场的边界条件是客观存在不能改变的，设计中只能不断的调整洞室断面的几何形态及
14、合理间距以改善围岩的应力分布和稳定性。对不同荷载边界条件的多种洞室断面的围岩应力分布用弹性理论进行详细的计算分析，从中获得应力均匀分布最理想的断面形式和合理间距。应用这些规律指导设计、施工，在地下工程建设中占有重要位置【”。由于弹性理论解有其严格的设定条件，为当今工程应用带来困难。另外地下大型储库规模大，围岩多为非均质体；初始地应力场分布复杂且应力值较高；围岩中出现塑性区不可避免等都为设计施工带来困难。现代计算技术和力学理论发展为我们求解这些复杂的工程问题提供了条件。工程设计中的方案不是唯一确定的，而是许多可能方案供选择，这就提出了优化问题。地下大型储备库优化问题主要涉及以下几个方面，一是洞室
15、断面形态的优化；二是楣邻洞室开挖后，相互之间带来的影响，即洞室之间的f 日J 距优化，而断面形态与间距两者调整变化之中又存在着相互依赖的因果关系，因此，分析中需统一考虑，才能达到对洞室群的优化目标。1 1 国内外研究现状1 1 1国内外地下大型储备库洞室的修建概况目前，在世界范围内已建造了6 0 多处地下水封岩洞储油库，主要分布在斯堪地纳维亚半岛、韩国、同本、德国、法国和沙特等。【2 】1 9 7 3 年瑞典及很多国家，由于石油价格低廉，激励了石油的消耗。1 9 7 3 年以后。由于石油危机的因素。瑞典所有的原油及其产品均靠进口。为了预防石油进北京交通人学硕士学位论文口的干扰和在低价时增加原油
16、进口。瑞典制定了国家级建设储备油库的规划方案。仅有8 0 0 万人口的瑞典在几年内建设了几百万立方米的石油储库。1 9 8 8 年在斯塔迪那维亚已有2 0 0 多座地下原油、石油产品及重燃料油库在使用。如在斯堪的那维亚半岛伯诺夫约登的国家原油库总库容2 6 0 X1 0 4 m 3 洞库断面6 0 0 m 2 ，宽2 0 m ，高3 0 m ，长5 5 0 8 5 0 m ，由几个洞室组成总长度4 3 3 0 m 。在亚洲，目前韩国建有四个地下洞库，总库容1 8 3 0 X1 0 4 m 3 ，其中1 1 7 5 X1 0 4 m 3已投入使用，6 6 5 X1 0 4 m 3 正在建设；日本建有3 座地下洞库总库容约为5 0 0 X1 0 4 m 3 ；新加坡计划建设一座约4 0 0 X1 0 4 m 3 的大型地下石油库，用来储存包括原油在内的各种石油产品；沙特阿拉伯计划在5 个地方建设地下岩洞石油储油库，其中利雅得地下石油库已投入运行，其容积约为2 0 0 1 0 4 m 3 。经过几十年的不断努力，尤其是开挖技术以及对岩石
