›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (7): 2049-2058.doi: 10.16285/j.rsm.2017.07.027

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

盐穴地下储库地表沉降的黏弹模型及应用

李银平1,孔庆聪1,施锡林1,李 硕2,杨博进1,杨春和1   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071; 2. 即墨国际商贸城开发投资有限公司,山东 即墨 266200
  • 收稿日期:2015-09-08 出版日期:2017-07-10 发布日期:2018-06-05
  • 作者简介:李银平,男,1969年生,博士,研究员,主要从事能源地下储备岩石力学与工程方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 41472285,No. 51404241,No. 51304187)。

Viscoelastic model of surface subsidence of salt cavern storage and its application

LI Yin-ping1, KONG Qing-cong1, SHI Xi-lin1, LI Shuo2, YANG Bo-jin1, YANG Chun-he1   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. Jimo International Trade City Development Investment Co., Ltd., Jimo, Shandong 266200, China
  • Received:2015-09-08 Online:2017-07-10 Published:2018-06-05
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Fund Project (41472285, 51404241, 51304187).

摘要: 盐穴地下油气储库在长期运行过程中的地表沉降预测是储库安全评价的重要内容,目前尚无成熟的基于力学理论的解析模型。将盐穴储库地表沉降问题近似为半无限空间内球型空洞受力收缩导致的边界位移问题,利用弹性无限域内球型空洞受力收缩的球对称位移解,运用叠加原理,推导得到半无限空间球型空洞在一定内压作用下引起的地表沉降的弹性积分形式解析解。然后运用对应原理,将体积变形视为弹性,畸变视为Maxwell黏弹性,对地表沉降弹性解析解进行拉普拉斯变换,得到时空域上的地表沉降的黏弹性积分形式解析解。通过与数值模拟结果的比对,验证了文中弹性模型的准确性。最后将沉降预测黏弹模型运用于某盐穴储库地表沉降的预测分析,并与该储库现场沉降观测数据进行对比,分析表明,新模型能够很好地预测盐穴储库地表沉降及发展趋势,该模型为储库地表沉降预测提供了一套新的基于力学理论的方法。

关键词: 盐岩, 储库, 地表沉降, 预测, 黏弹性模型

Abstract: In the process of long-term operation of salt cavern storage, the surface subsidence prediction is important for the storage safety assessment. So far, there is no analytical model based on the theory of mechanics. The problem of the surface subsidence above salt cavern storage is similar to the one of boundary deformation of the sphere cavern with shrinkage force in the elastic half infinite space. By using the spherically symmetric displacement of the sphere cavern with shrinkage force in the elastic infinite space, the elastic analytical solution of the surface subsidence in integral form is derived with the principle of superposition. The surface subsidence is caused by the sphere cavern under a certain internal pressure in the half infinite space. Then, regarding volume deformation as elasticity and distortion as viscoelasticity Maxwell with the correspondence principle, the elastic analytical solution is transformed to be a viscoelastic analytical solution in integral form in space-time domain by Laplace transformation. In comparison with the results of numerical simulation, the accuracy of the elastic model is verified. Finally, the viscoelastic model is applied to predictive analysis of the surface subsidence in a salt cavern storage, and is compared with the observation data in cavern site, demonstrating the new model to be effective in predicting the surface subsidence and its development trend of the salt cavern storage. Therefore, the model can be expected to provide a theoretical method for subsidence prediction of salt cavern storage.

Key words: salt rock, energy storage, surface subsidence, prediction, viscoelastic model

中图分类号: 

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