[发明专利]储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法

权利要求书

1.储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法，其特征在于：所述的储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法包括四部分，分别为深部硬石膏围岩工程地质特征分析、深部硬石膏围岩力学参数分析、储库洞室群稳定性研究和洞室布局优化设计；其中：

1)、所述的深部硬石膏围岩工程地质特征分析包括分析矿区的区域地质背景、构造地质特征和地层特性；

2)、所述深部硬石膏围岩力学参数分析，包括以下步骤：

步骤1：对岩样进行力学试验，包括测试岩石的密度、弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、抗压强度及抗拉强度；所述岩样均为-400m水平采房现场采取或钻孔所得，并对岩样进行精细加工，使得岩样直径为50mm，高度为100mm，两端平整度误差不大于0.02mm，垂直于岩样轴线，最大偏差不大于0.25°，岩样高度上直径误差不大于0.3mm；

步骤2：确定储油环境下洞室岩体强度参数；

3)、所述储库洞室群稳定性研究，包括数值模拟计算和洞室围岩稳定性分析；

4)、洞室布局优化设计，包括评价指标的选取、试验方案设计及优化结果分析；所述评价指标的选取，将围岩塑性区分布规律及单元安全系数作为评价指标；所述评价指标的单元安全系数评价基于Hoek-Brown强度准则，结合模型的应力场分布，提出单元安全系数，保证模型中的单元具有一定的强度储备；

所述试验方案设计，以硬石膏采房设计尺寸作为初始参数，选取采房立柱宽度、立柱高度和隔层厚度作为影响因素，设计5水平，共设计25种试验方案，进行试验；

所述优化结果分析，对塑性区分布规律考虑上、下立柱和隔层是否出现贯通区；塑性区体积为围岩处于塑性极限的所有单元体积总和；对单元安全系数考虑上立柱安全系数为上层各个立柱所在单元的安全系数平均值的极小值，下立柱安全系数为下层各个立柱所在单元的安全系数平均值的极小值，隔层安全系数为隔层所在单元的安全系数平均值的极小值；分析各试验塑性区分布规律和单元安全系数，得出各因素的最佳水平组合。

2.根据权利要求1所述的储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法，其特征在于：所述区域地质背景及构造地质特征分析矿区及周边褶皱及断层的发育情况，评估裂隙的贯通情况；所述地层特性评价地层及围岩的类别，并测试地层及围岩的物理力学参数。

3.根据权利要求1所述的储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法，其特征在于：所述深部硬石膏围岩力学参数分析步骤2中运用基于Hoek-Brown强度准则和地质强度指标的综合量化方法对硬石膏岩体强度参数进行研究，包括岩体单轴抗压强度、单轴抗拉强度、弹性模量、粘聚力、内摩擦角及对应岩石参数的折减率。

4.根据权利要求1所述的储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法，其特征在于：所述储库洞室群稳定性研究的数值模拟计算采用FLAC^3D有限差分软件进行计算，且模型匹配在特定的压力水平下的非线性Hoek-Brown强度包线；流动法则按照应力状态来分配流动法则，在完全拉伸区，使用径向流动法则；在压缩或拉伸等于0的区域使用关联流动法则。

5.根据权利要求1所述的储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法，其特征在于：所述试验方案设计的立柱宽度逐渐进行递增，5水平分别选取10m、12m、14m、16m、18m；立柱高度逐渐进行递增，5水平分别选取11m、13m、15m、17m、19m；隔层厚度逐渐进行递增，5水平分别选取10m、14m、18m、22m、26m。

6.根据权利要求1所述的储油环境下深部硬石膏洞室群稳定性评价及布局优化方法，其特征在于：所述优化结果分析运用极差分析法，由极差大小排出影响塑性区体积大小、上立柱安全系数、下立柱安全系数和隔层安全系数的各因素的重要性顺序，并得出各因素的最佳水平组合。