[发明专利]模拟不同工程地质条件水幕水封效果的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟不同工程地质条件水幕水封效果的实验装置及方法，包括地质层模型、供水装置以及数据采集装置，地质层模型包括水槽，水槽内底部设置有洞室和地下水模拟装置，水槽中填充模拟地质层材料，地质层材料与模拟对象材料满足相似条件，地下水模拟装置包括水幕管道，水幕管道设置在洞室周围；水幕管道上开设透水孔，水幕管道入水口连通供水装置，供水装置与水幕管道入口之间设置阀门洞室的底部设置有防水层和排水结构，所述排水结构的出口设置流量计，分布式光纤传感器、应力应变传感器以及流量计均连接数据采集中心，本发明所述装置及方法能为分析不同工程地质条件水幕水封效果提供近似真实模拟的数据，进而为工程提供设计参考。

技术领域

本发明属于地下洞室储油技术领域，具体涉及模拟不同工程地质条件水幕水封效果的实验装置及方法。

背景技术

石油作为国家重要的战略资源，掌握着国家经济的命脉，石油储量对于一个国家的安全、政策的制定有着重要的影响。地下水封油库技术由于其容量大、安全性高、隐蔽性好等多优点受到各国的青睐。在地下洞库储油过程中，为了保证油品的不泄露，保证其安全运营，对其水封性提出了较高要求。在我国目前正在施工或已经运行的储油洞室工程中，地下水封油库水封性的研究大多基于数值模拟软件，能否设计出一套用于评判水幕水封效果的实验装置、优化传统水幕布置成为亟待解决的一个热点问题。

现在一些研究机构或生产单位可能进行过相关的现场试验，但还没有任何的机构或个人提出一种用于评判并优化不同工程地质条件下水幕水封效果的实验装置，本发明的提出对地下水封油库水幕优化设计具有重要的理论和实际意义。

发明内容

为解决现有技术上的不足，本发明提供模拟不同工程地质条件水幕水封效果的实验装置及方法，模拟地下水封油库的相对位置关系，还原地下洞室的工程地质、水文地质环境，较好的模拟地下储油洞室在运营过程中，水幕能否满足所需的水封条件，为进一步优化水幕布置，提高水封效果提供指导。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟不同工程地质条件水幕水封效果的实验装置，包括地质层模型、供水装置以及数据采集装置，地质层模型包括水槽，水槽内底部设置有洞室和地下水模拟装置，水槽中填充模拟地质层材料，所述地质层材料与模拟对象的材料满足相似条件，地下水模拟装置包括水幕管道，水幕管道设置在洞室的周围；水幕管道上开设有透水孔，水幕管道入水口连通供水装置，供水装置与水幕管道入口之间设置阀门；数据采集装置包括分布式光纤传感器、应力应变传感器以及流量计，洞室的底部设置有防水层和排水结构，所述排水结构的出口设置流量计，分布式光纤传感器、应力应变传感器以及流量计均连接数据采集中心，分布式光纤传感器以及应力应变传感器埋设在地质层材料中，水槽上沿竖直方向设置有一组水龙头。

水龙头至少设置有三个，水龙头设置在同一竖直线上。

洞室的底部设置集水沟，所述集水沟连通排水管，排水管上设置流量计；洞室的底面设有坡面，集水沟与排水管连接处为坡面最低处。

供水装置包括集水箱和导水管，集水箱的底部开设若干出水口，导水管的一端连接所述出水口，另一端连接水幕管道的入水口，导水管上设置有阀门。

供水装置还包括支架和支架基座，支架设置在支架基座上，支架上设置有滑块，集水箱与滑块连接。

水槽的侧面采用双层设计，内层为透水结构，外层为防水结构。

水幕管道布置为水平水幕管道、垂直水幕管道、倾斜水幕管道或采用其中两种的结合。

水幕管道均匀地设置在洞室的周围。

一种用于评判不同工程地质条件下水幕水封效果的实验方法，包括如下步骤：

步骤1，结合实际洞室围岩物理力学参数配置满足相似条件的地质层材料；