石油储备从储存设施和形式上可以分为陆上储罐、地下储罐、地下洞库等。地下洞库是20世纪70年代兴起的一种地下储油方式，由于这种油库具有造价低、安全隐蔽、运营管理费用低、节约土地、不污染环境和油耗量低等优点，作为中转或储备油库被广泛利用。美国、日本、德国、芬兰、瑞典、法国等国都已建成并投入运营。目前，在世界范围内已建造了60多处地下水封岩洞储油库。上世纪70年代，我国先后在浙江象山和山东黄岛自行设计和建成了两个地下石洞油库，近年来，国外公司先后在汕头和宁波建造了2个地下LPG水封洞库，但规模、储量均较小，尚处于尝试阶段。　　 在国家大力发展石油储备的背景下，地下水封洞库肯定将成为石油储备的重要形式。但大型地下水封洞库的建设需要靠自身探索进行，因此，在建库场址选择和洞室设计方面，应有科学的建库适宜性评价体系和优化设计思路，这对地下水封洞库的安全运行和大规模推广建设，具有重要意义。　　 由于地下水封石油洞库的特点，决定了必须要充分依靠和利用天然的地质条件，才能保证其自身的安全稳定。通过分析研究，本文认为区域稳定、岩体工程地质条件、水文地质条件是决定洞库安全稳定的首要三个条件，故将其作为建库地质适宜性的一级指标。本文第二、三、四章分别对三个一级指标进行了深入分析，得到了各自的二级指标。即:区域稳定的二级指标为区域断裂带、地震烈度值、地层岩性、大地热流值;岩体工程地质条件的二级指标为最大地应力、岩石单轴抗压强度、结构面几何特性、岩体完整性;水文地质条件的二级指标为场地所处的水文地质单元位置、地下水水位、岩体渗透性、地下水水质。第五章采用层次分析法，分别对各指标赋予了权重值。并详细说明了各指标的取值方法，首次建立了地下水封洞库建库地质适宜性评价体系，并运用VB语言开发了评价系统程序。　　 在第二章中进行区域稳定指标分析时，依据我国国家石油储备的战略布局和石油炼化企业的分布状况，界定了地下水封洞库建设的评价区域，并考虑我国大的地质背景——处于环太平洋西海岸地区，受到太平洋板块和印度洋板块的挤压，在评价区域内的主要断裂带走向大致为NE20-30°，原因是研究区属于区域性断裂带——郯庐断裂带通过区。据此划分了区域稳定性的评价单元，运用MapGIS软件对四个二级指标进行了因子叠代分析，获得了研究区各评价单元的稳定性综合指标属性值，确定了评价区为稳定、较稳定、不稳定、极不稳定四个等级的分布区域，为我国地下水封洞库的宏观选址提供了优选靶区。　　 在论文第六章中较为全面地分析了常用的地下工程岩体质量分级方法，结合地下洞库的工程岩体特征研究，对常用的岩体质量分级方法进行了适用性评价。岩体质量分级方法主要有RQD分级方法、Q系统分级方法、RMR分级方法、工程岩体分级国家标准BQ分级等，这些方法从岩体的完整性、抗压强度、岩体结构面特性、地下水影响等方面进行了各据工程特性的考虑。但对地下水封洞库围岩进行质量分级时，因洞库的特点和要求，如洞库建设均在进行选址后实施，岩体总体质量较好;因要达到水封效果，对岩体渗透性有要求;洞库运行时因存储压力变化而对围岩产生的影响;洞室的轴线与最大地应力方向的夹角，将影响其长期稳定问题等，使得现有的岩体质量分级体系，用于洞库工程时并不是适宜的。由于Q系统分级方法考虑的影响因素最为全面，且在工程上广泛应用，故在分析地下水封洞库的特点后，对Q系统分级方法进行了修正，提出了针对地下水封洞库工程的岩体质量分级体系(UWCQ)。用优势节理产状与洞室轴线关系系数（Jo）替代了为节理蚀变度系数（Ja），引入了储存压力影响系数(p)，并对原参数在UWCQ体系中的含义做了补充说明。给出了各参数的取值参考表，并以黄岛洞库为例进行了取值说明。　　 在论文第七章中，在岩体质量评价体系UWCQ的基础上，以黄岛洞库围岩为研究对象，确定了Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅳ级6个质量等级岩体的数值试验模型，进行了围压为0、2、4、6、8五个工况下的数值试验，得到了各个质量等级下的岩体强度参数，研究表明，随着岩体质量等级的下降，岩体的粘聚力呈指数关系降低、内摩擦角呈对数关系降低;将完整岩块的强度参数作为基准值，Ⅰ级岩体由于不含结构面，相当于完整岩块，其粘聚力c和摩擦系数f的折减系数为1，Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ-1、Ⅲ-2级岩体粘聚力c的降低幅度小于摩擦系数f的降低幅度，故折减系数也小于摩擦系数f的折减系数，而Ⅳ级岩体则相反。　　 同时，通过Hoek-Brown经验强度准则估算了质量评价体系UWCQ下的黄岛洞库各级围岩的强度参数，并给出了RMR、BQ等质量分级标准所对应的各级岩体的强度参数区间。研究表明，根据Hoek-Brown强度准则估算所得的岩体强度参数比BQ保守、比RMR取值稍大，由于Hoek-Brown准则不是完全基于岩体质量等级，相比于BQ、RMR等具有更为严格的数理基础和更强的现场针对性，其得出的评价值可以被工程所应用。　　 随后，将数值试验得到的各等级岩体的强度参数与Hoek-Brown强度准则的估算值比较可知，数值试验的结果总体偏大，Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ-1级岩体的粘聚力c值要比Hoek-Brown强度准则的估算值大2～3MPa，而内摩擦角(ψ)除了Ⅰ级岩体相差较大(8.8°)外，Ⅱ-1、Ⅱ-2级岩体相差1～2°，相对误差小于4％。将数值试验结果和Hoek-Brown准则估算的各级岩体粘聚力c和摩擦系数f与坝基岩体参数(GB50287-2006)进行了对比分析，并在上一章提出的岩体质量分级体系的基础上，从保证洞库长期安全性角度以及水封洞库自身的特点出发，提出了一套普遍适用于地下水封洞库的各级岩体强度参数建议值。　　 在论文第八章中以黄岛地下水封洞库工程为实例，在分析黄岛地下水封洞库的工程地质条件基础上，运用本论文所提出的建库地质适宜性评价体系对该场地进行了地质适宜性评价，评价结果为71.6分，按照该评价系统判定为基本适宜建库区。接着，为了保证洞库长期安全运营，最大限度地利用场地中的有利地质条件进行建库，从而保证洞库的稳定性，对黄岛地下水封洞库的洞室轴线、洞室埋深、洞室间距三个基本设计参数进行确定与优化研究。　　 论文在考虑库址区节理面的优势分布方向基础上，选取洞室主轴线与最大主应力夹角为90°、75°、68°、60°、45°、30°、15°和0°八种工况进行洞室轴向的优化，得到随洞室主轴线与主应力方向夹角增大，洞室围岩位移增大。当洞室主轴线方向与最大主应力夹角0°(即轴线方向为N73°W)时，洞室围岩的最大位移最小，为13.74mm。当轴线方向与最大主应力夹角在0°～30°变化时，曲线变化平缓，而夹角在30°～90°变化时，曲线变化较陡。因此，洞室轴线方向与最大主应力夹角宜在0°～30°间变化。　　 论文选取洞室底板高程为-60m、-55m、-50m、-45m、-40m、-35m、-30m七个工况对洞室埋深进行了优化。得出洞室底板高程为-40m时是洞室群围岩稳定性由波动较大到趋于稳定的转折点，因此，洞室底板高程不宜大于-40m，即洞顶高程不宜大于-10m。因此，在仅考虑洞室区工程地质条件情况下，该洞室可以适当浅埋，即在原设计洞顶高程为-30m的基础上提高5～15m。　　 论文对洞室间距的优化分为洞室与洞室之间的优化及洞室与施工巷道之间的优化两部分，分别选取了6种工况，得出洞室净间距在20m～40m之间变化时，随净间距增大，所有监测点的位移变化总体趋势是减小，当洞室净间距为27m～40m之间时，洞室围岩位移曲线平缓，变化率较小;洞室与施工巷道净间距在15m～30m之间变化时，各监测点的位移曲线起伏变化，当洞室与施工巷道净间距在21m～25m之间变化时，洞室围岩的位移最小。因此，洞室净间距的合理范围应大于27m，洞室与施工巷道净间距应在21m～25m之间。　　 本论文主要有以下几个创新点:　　 (1)依据我国战略石油储备布局及石油炼油厂分布情况，确定了我国建设地下水封洞库的地域范围。对该地域进行了区域稳定性分析与研究，划分为稳定、较稳定、不稳定和极不稳定区，为洞库的宏观选址提供了优选靶区。　　 (2)建立了地下水封洞库地质适宜性评价系统。根据建库地质适宜性的三个必备条件及各条件的二级评价指标，运用评分法结合层次分析法建立了地下水封洞库的评级系统，并运用VB语言开发了评价系统程序。　　 (3)基于Q系统分类提出了地下水封洞库的岩体质量评价分级体系与岩体强度参数建议。由于地下水封洞库要求库址区围岩质量相对较好，同时要求采取无衬砌或局部支护措施的特殊要求，运用常见的岩体质量分级方法进行评价的结果存在一定的不合理性以及设计与施工上的操作困难，故本文提出了适用于地下水封洞库的岩体质量评价系统(UWCQ)。