[发明专利]一种地下水封洞库水幕系统结构动态设计方法

说明书

本发明涉及一种地下水封洞库水幕系统结构动态设计方法，包括：基于工程地质勘察资料，确定水幕系统结构的初步设计参数；布置全方位水文监测网以获取现场试验过程中的水文动态信息；开展单水幕孔注水‑回落检测并由此获得水幕孔岩体渗透系数；开展分区多水幕孔水力效率检测，基于此在低效率水幕孔间增补水幕孔，并重新开展分区多水幕孔水力效率检测以核实水力传导效率；开展水幕系统全面水力效率试验，核实并优化水幕系统结构。本发明克服了地下水封洞库水幕系统静态设计方法存在的不能适应地质复杂性、不能验证水封有效性、不能实现经济费用节省性的弊端。并进一步克服了地下水封洞库水幕效率试验的流程不清晰性和随意性的问题。

技术领域

本发明涉及地下水封洞库技术领域，特别是一种地下水封洞库水幕系统结构动态设计方法。

背景技术

地下水封洞库面临的最大问题是储存介质泄漏，造成严重经济损失，并可能导致地下水、空气、土壤等环境污染及火灾、爆炸等安全问题。石油或液化石油气在饱和水介质中的溶解及扩散都较小，储存过程中泄漏的主要方式是通过岩体中的孔隙和裂隙逸出。一般来说，若岩体是非饱和的，不利条件下气体将以层流或紊流流出；若岩体是饱和的，不利条件下气体将以气泡或桶状的形式流出。为防止气泡流逃逸，瑞典岩石力学专家基于不衬砌地下储气洞工程实践，提出水幕的概念。同时，在地下洞库的施工过程中，由于人为开挖洞室，在裂隙含水层内部形成了排泄漏斗，地下水通过节理裂隙，进入施工巷道和洞室，造成了洞室上方地下水位下降，围岩疏干，进而增加了洞室内储存介质通过岩体裂隙挥发泄漏的风险。在运营过程中，液化石油气的存储压差随着天然地下水位的季节性波动而改变，成为了水封性能的不稳定因素。基于此，水幕系统就成为地下水封洞库工程中不可缺少的部分。

地下水封洞库水幕系统主要由水幕巷道与水幕孔组成，两者的几何参数及空间关系构成了水幕系统结构，合理的水幕系统结构对于水封洞库成败具有决定性作用，其经济、高效的设计参数是地下水封洞库建设中极为重要的课题。尽管在地下水封洞库初勘、详勘阶段会进行细致的地质与岩体结构勘测以及大量的钻孔水文地质试验，如压水、抽水、提水、注水试验等，但限于岩体的隐蔽性与水文地质参数的时空变异性，仍无法全面掌握岩体结构模型与渗透特征。因此，水幕系统结构设计方法应是一个初步设计、监测试验、优化设计、监测试验核实的动态优化过程，在确保水幕系统水封性能的基础上，实现水幕系统建设的安全性与经济性。目前已有的地下水封洞库水幕系统设计方法，忽视了这种地质不确定性，采用了一步到位的静态设计理念，无任何水幕系统效率试验内容，无法确保水幕系统的水封性和安全性，不宜在地下水封洞库工程中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水封洞库水幕系统结构动态设计方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种地下水封洞库水幕系统结构动态设计方法，按照如下步骤实现：

步骤S1：根据工程地质勘察信息，通过工程类比法或数值仿真法确定水幕系统结构的初步设计参数；

步骤S2：设置全方位水文监测网，以获取现场水幕系统效率检测过程中的水文动态信息以及地表水体、地下水流场与水幕系统的水力联系；

步骤S3：检测单水幕孔注水-回落关系，根据检测过程中注水阶段的注水量与回落阶段压力随时间变化关系，并基于完整井/非完整井中抽水与注水试验所对应的水压力-水流量匹配关系，获取水幕孔试段岩体渗透系数；

步骤S4：检测分区多水幕孔水力效率，根据所获取的水幕孔水压力异常特征信息确定低效率水幕孔，检测并记录检测过程中主洞室的渗水量及渗水位置；

步骤S5：对于所述低效率水幕孔，根据其低效率方向，在所述低效率水幕孔与其它已有水幕孔中间增补新的水幕孔；

步骤S6：增补完新的水幕孔之后，继续进行所述步骤S4和所述步骤S5，直到所有的低效率水幕孔都消除为止；