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盐岩地下油气储库长期运营的地表沉降预测,对安全有效开采盐矿资源、储气库运营期间库区安全评价及库区地面建筑物和设施保护,有着重要的意义。本论文主要针对盐岩储气库运营期间的地表沉降开展了相关的理论与应用研究,并对盐矿开采中较常见的塌陷问题做了相关的分析。本文研究工作包括:
1.盐矿地表塌陷主要影响因素的综合分析:系统分析了盐矿开采地表塌陷的各种因素和相关规律,其中主要因素包括矿山地质问题、水文地质问题、固井管柱问题和开采工艺问题,并结合相关塌陷事故总结了各种塌陷形成机理及相关的防治措施,并指出了盐岩储气库地表沉降与盐矿沉陷机理的区别和联系;
2.类Peck曲线的Gauss函数沉降预测方法:在储气库地表沉降盆地体积与盐腔收缩体积呈近似正比的假设基础上,利用Gauss函数拟合储气库地表沉降曲线,并引入了体积传递系数和影响角两个重要参数,建立了一种类似于隧道地面沉降Peck曲线的唯象学沉降预测方法。
3.储气库周边铁路运输安全评估:针对湖北省云应拟建盐岩储气库的建库库址与铁路保护带相冲突的问题,应用新建的Gauss函数沉降预测方法,参考储气库运营期的沉降数值模拟结果,给出了合理的参数取值,得到了储气库地表沉降变形曲线,并参考铁路路基变形标准,提出可适当缩小铁路保护带宽度的建议。
4.基于Mogi模型的储气库地表沉降预测理论:利用等效弹性变形代替盐岩腔体的蠕变变形,将半无限弹性空间内部空洞受力收缩导致的边界位移近似为储气库蠕变沉降的一阶近似量,引入火山地震学中的Mogi模型,得到了弹性介质条件下的储气库地表沉降预测公式,并利用储气库数值模拟沉降结果与相同条件下的Mogi模型预测结果进行对比分析,结果表明,Mogi模型对单腔储气库运营期内的地表沉降有着良好的预测效果,可继续深入研究。