本發(fā)明涉及地下洞室儲(chǔ)油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種儲(chǔ)油洞開挖過程中滲流變化規(guī)律的數(shù)值模擬方法。

背景技術(shù)：

石油關(guān)乎國計(jì)民生，為了保證地下水封的油氣不會(huì)出現(xiàn)外溢，水封油庫洞室在開挖及運(yùn)行過程中要求具有嚴(yán)格的水封性。

地下水封儲(chǔ)油洞庫，就是在穩(wěn)定的地下水位以下開挖巖洞，且洞壁不襯砌，利用洞庫周圍的地下水封堵巖體裂隙，實(shí)現(xiàn)封存油品的目的。利用地下水壓力保持密閉性是地下水封洞庫能夠長期存儲(chǔ)油品的關(guān)鍵，這要求在儲(chǔ)油洞周圍的巖體中維持足夠厚度的裂隙含水層，即所謂的水封層。為了保持水封層穩(wěn)定，通常需要修建水幕系統(tǒng)，通過水幕孔向巖體注水，對(duì)地下水回補(bǔ)，保證儲(chǔ)庫水封條件。

水幕系統(tǒng)在地下水封儲(chǔ)庫運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，水幕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為地下水封洞庫工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常情況下，水幕系統(tǒng)是一個(gè)包含水幕巷道、水平向水幕孔和垂直向水幕孔的組合系統(tǒng)。為了保證水封的有效性，在設(shè)計(jì)水幕系統(tǒng)時(shí)，須全面考慮其與儲(chǔ)油洞和周邊巖體間的水體流動(dòng)。由于工程區(qū)域內(nèi)斷層裂隙和巖體空間分布的不均勻、不確定性，使得水幕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。

除了通過水幕系統(tǒng)向巖體注水，注漿封堵是實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油洞密閉性的另一重要措施。當(dāng)儲(chǔ)油洞的周邊巖體破碎程度高、滲透性大時(shí)，儲(chǔ)庫內(nèi)油氣泄漏的可能性將大大增加。同時(shí)，過多的地下水會(huì)沿滲漏通道向儲(chǔ)油洞流動(dòng)，給工程帶來不利影響：1、在施工期，將造成地下水位下降，破壞水封環(huán)境，影響儲(chǔ)油洞施工。2、在運(yùn)行期，將增加儲(chǔ)油洞的抽水工作量和水幕系統(tǒng)的注水工作量，升高運(yùn)行成本。因此在施工過程中，應(yīng)對(duì)軟弱巖體和滲漏通道進(jìn)行注漿處理，提高巖體質(zhì)量，封堵滲漏通道。

國內(nèi)外大多采用帶水幕系統(tǒng)開挖洞室方式，主要是為了保證洞室開挖滲漏不會(huì)產(chǎn)生裂隙“空腔”，同時(shí)水幕注水加大了裂隙巖體的滲流作用，增加涌水量，降低圍巖強(qiáng)度。目前，在考慮裂隙巖體的條件下，洞室分層開挖的滲流影響還沒有有力的理論和技術(shù)支持。因此，需要對(duì)洞室分層開挖過程中滲流變化規(guī)律的數(shù)值進(jìn)行模擬分析，以獲得儲(chǔ)油洞開挖過程中水封性的數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種洞室分層開挖過程中滲流變化規(guī)律的數(shù)值模擬方法，對(duì)儲(chǔ)油洞開挖過程中滲流變化規(guī)律的數(shù)值進(jìn)行模擬分析，以獲得儲(chǔ)油洞開挖過程中水封性的數(shù)據(jù)，為儲(chǔ)油洞開挖的滲流影響提供有力的理論和技術(shù)支持。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種儲(chǔ)油洞開挖過程中滲流變化規(guī)律的數(shù)值模擬方法，包括以下步驟：

A1、根據(jù)水文地質(zhì)條件分析，確定儲(chǔ)油洞庫址區(qū)地下水類型，地下水位，并通過數(shù)值仿真軟件對(duì)庫址地區(qū)建立一個(gè)三維幾何模型；

A2、對(duì)數(shù)值仿真軟件進(jìn)行初始條件的設(shè)置，并對(duì)儲(chǔ)油洞孔隙壓力進(jìn)行模擬，以獲得初始條件下儲(chǔ)油洞孔隙壓力的穩(wěn)定壓力值；

A3、在不同條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬，將不同條件下儲(chǔ)油洞的孔隙壓力分別與穩(wěn)定壓力值進(jìn)行對(duì)比；

A4、根據(jù)對(duì)比結(jié)果，判斷儲(chǔ)油洞是否滿足水封條件：若儲(chǔ)油洞的孔隙水壓力為穩(wěn)定壓力值，則儲(chǔ)油洞滿足水封條件；若儲(chǔ)油洞的孔隙水壓力小于穩(wěn)定壓力值，儲(chǔ)油洞不滿足水封條件。

進(jìn)一步地，所述在不同條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括：

在無水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬；

在有水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬；

在不考慮裂隙條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬；

以及在注漿條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬。

進(jìn)一步地，所述在無水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括以下步驟：

B1、模擬儲(chǔ)油洞開挖第一層時(shí)孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)；

B2、模擬儲(chǔ)油洞開挖第二層時(shí)孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)；

B3、模擬儲(chǔ)油洞開挖第三層時(shí)孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述在有水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括以下步驟：

C1、模擬儲(chǔ)油洞開挖第一層時(shí)孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)；

C2、模擬儲(chǔ)油洞開挖第二層時(shí)孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)；

C3、模擬儲(chǔ)油洞開挖第三層時(shí)孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述在不考慮裂隙條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括：

模擬在不考慮裂隙條件及無水幕條件下，儲(chǔ)油洞全開挖的孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)油洞的涌水量進(jìn)行模擬，獲得該條件下涌水量的數(shù)據(jù)；

模擬在不考慮裂隙條件及有水幕條件下，儲(chǔ)油洞全開挖的孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)油洞的涌水量進(jìn)行模擬，獲得該條件下涌水量的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述三維幾何模型內(nèi)模擬設(shè)置有若干用于儲(chǔ)油的儲(chǔ)油洞、水幕鉆孔、用于數(shù)值分析的一個(gè)典型剖面以及兩組優(yōu)勢(shì)裂隙，所述儲(chǔ)油洞和水幕鉆孔按實(shí)際施工比例設(shè)置在三維幾何模型內(nèi)，所述典型剖面垂直于儲(chǔ)油洞的軸線方向。

進(jìn)一步地，所述兩組優(yōu)勢(shì)裂隙的傾角分別為60°和80°。

進(jìn)一步地，所述初始條件的設(shè)置包括控制方程的設(shè)置、邊界條件的設(shè)置以及物理參數(shù)的設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述物理參數(shù)包括完整巖體滲透系數(shù)、巖體裂隙的有效隙寬以及裂隙間距。

進(jìn)一步地，所述在注漿條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括：

模擬在注漿條件及無水幕條件下，儲(chǔ)油洞全開挖在所述經(jīng)典剖面處的孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)；

模擬在注漿條件及有水幕條件下，儲(chǔ)油洞全開挖在所述經(jīng)典剖面處的孔隙水壓分布云圖，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種洞室開挖過程中滲流變化規(guī)律的數(shù)值模擬方法，通過數(shù)值仿真軟件在不同條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬，將不同條件下儲(chǔ)油洞的孔隙壓力分別與穩(wěn)定壓力值進(jìn)行對(duì)比，以獲得儲(chǔ)油洞開挖過程中水封性的數(shù)據(jù)，為儲(chǔ)油洞開挖的滲流影響提供有力的理論和技術(shù)支持。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明提供的三維幾何模型的示意圖；

圖2是圖1中三維幾何模型內(nèi)部儲(chǔ)油洞幾何放大模型的示意圖；

圖3是圖2中A-A′剖面模型的示意圖；

圖4為儲(chǔ)油洞開挖前孔隙水壓力分布云圖；

圖5是無水幕條件下儲(chǔ)油洞開挖第一層孔隙水壓力分布云圖；

圖6是無水幕條件下儲(chǔ)油洞開挖第二層孔隙水壓力分布云圖；

圖7是無水幕條件下儲(chǔ)油洞開挖第三層孔隙水壓力分布云圖；

圖8是不同條件下監(jiān)測(cè)線處孔隙水壓力變化曲線圖；

圖9是有水幕條件下儲(chǔ)油洞開挖第一層孔隙水壓力分布云圖；

圖10是有水幕條件下儲(chǔ)油洞開挖第二層孔隙水壓力分布云圖；

圖11是有水幕條件下儲(chǔ)油洞開挖第三層孔隙水壓力分布云圖；

圖12是不同條件下監(jiān)測(cè)線處孔隙水壓力變化曲線圖；

圖13是無水幕不考慮裂隙條件下儲(chǔ)油洞全開挖的孔隙水壓力分布云圖；

圖14是有水幕不考慮裂隙條件下儲(chǔ)油洞全開挖的孔隙水壓力分布云圖；

圖15是無水幕條件下區(qū)域孔隙水涌水量分布云圖；

圖16是有水幕條件下區(qū)域孔隙水涌水量分布云圖；

圖17是無水幕注漿條件下儲(chǔ)油洞全開挖在A-A′剖面處孔隙水壓力分布云圖；

圖18是不同等效隙寬條件下監(jiān)測(cè)線處的孔隙水壓力曲線圖；

圖19是有水幕注漿條件下儲(chǔ)油洞全開挖在A-A′剖面處孔隙水壓力分布云圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種儲(chǔ)油洞開挖過程中滲流變化規(guī)律的數(shù)值模擬方法，包括以下步驟：

A1、根據(jù)水文地質(zhì)條件分析，確定儲(chǔ)油洞1庫址區(qū)地下水類型，地下水位，并通過數(shù)值仿真軟件對(duì)庫址地區(qū)建立一個(gè)三維幾何模型；

A2、對(duì)數(shù)值仿真軟件進(jìn)行初始條件的設(shè)置，并對(duì)儲(chǔ)油洞1孔隙壓力進(jìn)行模擬，以獲得初始條件下儲(chǔ)油洞1孔隙壓力的穩(wěn)定壓力值；

A3、在不同條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞1開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬，將不同條件下儲(chǔ)油洞1的孔隙壓力分別與穩(wěn)定壓力值進(jìn)行對(duì)比；

A4、根據(jù)對(duì)比結(jié)果，判斷儲(chǔ)油洞1是否滿足水封條件：若儲(chǔ)油洞1的孔隙水壓力為穩(wěn)定壓力值，則儲(chǔ)油洞1滿足水封條件；若儲(chǔ)油洞1的孔隙水壓力小于穩(wěn)定壓力值，儲(chǔ)油洞1不滿足水封條件。

如圖1所示，三維幾何模型內(nèi)模擬設(shè)置有若干用于儲(chǔ)油的儲(chǔ)油洞1、水幕鉆孔、用于數(shù)值分析的一個(gè)典型剖面以及兩組優(yōu)勢(shì)裂隙，儲(chǔ)油洞1和水幕鉆孔按實(shí)際施工比例設(shè)置在三維幾何模型內(nèi)，典型剖面垂直于儲(chǔ)油洞1的軸線方向。

在本實(shí)施例中，儲(chǔ)油洞1有十個(gè)，三維幾何模型的XY平面尺寸為2200m×2200m，其中，X方向?yàn)閮?chǔ)油洞1的軸線方向。三維幾何模型底面距離儲(chǔ)油洞1底板140m，標(biāo)高為-200m，整個(gè)模型Z方向取值范圍為-200m到270m。儲(chǔ)油洞1和水幕鉆孔按設(shè)計(jì)位置建模，整個(gè)模型不考慮施工巷道等輔助設(shè)施。模型垂直方向共劃分為三層：強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層和微風(fēng)化層。

如圖2和3所示，經(jīng)典剖面為A-A′剖面，A-A′剖面垂直于儲(chǔ)油洞1軸線方向?？紤]最不利因素。根據(jù)庫址區(qū)巖體優(yōu)勢(shì)裂隙發(fā)育特征研究，本區(qū)優(yōu)勢(shì)裂隙有高傾角、與儲(chǔ)油洞1軸線大角度相交、隨深度減少的特點(diǎn)，故選取傾角為60°和80°的兩組優(yōu)勢(shì)裂隙布置。

在本實(shí)施例中，數(shù)值仿真軟件包括選用COMSOL Multiphysics數(shù)值仿真軟件，使用COMSOL Multiphysics數(shù)值仿真軟件中的“Darcy定律”模塊進(jìn)行模型建立和數(shù)值計(jì)算，其中在“Darcy定律”模塊下包含了“裂隙流”邊界屬性模型。

具體地，對(duì)數(shù)值仿真軟件初始條件的設(shè)置包括控制方程的設(shè)置、邊界條件的設(shè)置以及物理參數(shù)的設(shè)置。其中，控制方程和邊界條件都是對(duì)數(shù)值仿真軟件的程序設(shè)置，具體不作詳細(xì)的說明。物理參數(shù)包括完整巖體滲透系數(shù)、巖體裂隙的有效隙寬以及裂隙間距，將這些參數(shù)是根據(jù)相關(guān)研究和文獻(xiàn)資料以及實(shí)地勘察報(bào)告進(jìn)行確定的，輸入到數(shù)值仿真軟件中，確保模擬數(shù)據(jù)的真實(shí)性。在本實(shí)施例中，根據(jù)相關(guān)研究和文獻(xiàn)資料，完整的花崗巖體滲透性非常微小，滲透系數(shù)一般在2×10^-9-2×10^-11cm/s，^-9結(jié)合工程勘察報(bào)告，選取的完整巖體滲透系數(shù)Ks＝1×10^-11m/s。依據(jù)勘察報(bào)告中的提水試驗(yàn)和注水試驗(yàn)資料，對(duì)不同深度的花崗巖滲透系數(shù)進(jìn)行計(jì)算并按指數(shù)型曲線擬合，擬合表達(dá)式如下：

K＝4×10^-7e⁰_.^0059z

式中滲透系數(shù)單位為m/s，z為豎向標(biāo)高，擬合回歸系數(shù)R2＝0.9871。在不考慮裂隙注漿條件下，花崗巖巖體裂隙的有效隙寬df設(shè)為1.0mm，裂隙間距D按10m每條計(jì)算，所以花崗巖裂隙滲透系數(shù)Kf的計(jì)算公式為：

K_sD+K_fd_f＝K(D+d_f)

所以，巖體裂隙滲透系數(shù)近似為：K_f＝4×10^-3e^0.0059z

由于儲(chǔ)油洞1開挖會(huì)導(dǎo)致天然地下水和儲(chǔ)油洞1周圍出現(xiàn)一定的滲漏區(qū)域。為了分析庫區(qū)裂隙巖體下洞室開挖滲流規(guī)律和水封性條件。結(jié)合COMSOL Multiphysics數(shù)值仿真軟件使用習(xí)慣，在儲(chǔ)油洞1上方的水幕巷道底板處沿A-A′剖面設(shè)置了監(jiān)測(cè)線，并在儲(chǔ)油洞1兩側(cè)設(shè)置若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

在不同條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞1開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括：在無水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞1分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬；在有水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞1分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬；在不考慮裂隙條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞1全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬；以及在注漿條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞1全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬。

儲(chǔ)油洞1開挖依據(jù)實(shí)際施工順序分三層進(jìn)行，每層的開挖深度10m，在A-A′剖面模擬時(shí)，每個(gè)儲(chǔ)油洞1每層都是一次性開挖。根據(jù)相關(guān)研究，滿足地下油庫“水封”性的條件是垂直水力梯度大于1，要求地下儲(chǔ)油洞1上方有超過儲(chǔ)油洞1最大高度的穩(wěn)定地下水位，當(dāng)?shù)叵滤怀^儲(chǔ)油洞1的最大高度時(shí)，儲(chǔ)油洞1上方具有的孔隙水壓力為穩(wěn)定壓力值，才能滿足儲(chǔ)油洞1的水封條件。在本實(shí)施例中，儲(chǔ)油洞1庫址區(qū)的穩(wěn)定地下水位為30m，即在儲(chǔ)油洞1上方要有300kPa的孔隙水壓力，即穩(wěn)定壓力值為300kPa，才能滿足水封條件。圖4為儲(chǔ)油洞1開挖前孔隙水壓力云圖，圖4中的2為300kPa等值壓力線。

在無水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞1分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括以下步驟：

B1、模擬儲(chǔ)油洞1開挖第一層時(shí)孔隙水壓分布云圖(如圖5所示)，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)。由圖5可知：(1)當(dāng)儲(chǔ)油洞1開挖后，地下水位會(huì)有不同程度的下降。與儲(chǔ)油洞1連通的裂隙成為地下水入滲通道，地下水主要由巖體裂隙向洞內(nèi)入滲，儲(chǔ)油洞1之間依然有較大的孔隙水壓力。(2)從左算起的第八至第十號(hào)儲(chǔ)油洞1由于埋藏深度相對(duì)較淺，開挖第一層后會(huì)形成一定的降落漏斗，根據(jù)300kPa的等值線2可以看出，第十號(hào)儲(chǔ)油洞1上方的孔隙水壓力下降最為明顯，但并未與上方貫通，說明仍能滿足水封條件。(3)由于裂隙傾向的關(guān)系，第十號(hào)儲(chǔ)油洞1右側(cè)的壓力變化有明顯大于第一號(hào)儲(chǔ)油洞1左側(cè)的變化值，總體而言，儲(chǔ)油洞1第一層開挖對(duì)區(qū)域滲流場(chǎng)影響不大，最大孔隙水壓力為3.38MPa。

B2、模擬儲(chǔ)油洞1開挖第二層時(shí)孔隙水壓分布云圖(如圖6所示)，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)。由圖6可知，整體的變化趨勢(shì)與開挖第一層相同，地下水沿巖體裂隙向洞內(nèi)入滲，儲(chǔ)油洞1間的孔隙水壓力下降不大，模型區(qū)最大孔隙水壓力下降到3.21MPa。但隨著儲(chǔ)油洞1開挖到第二層，地下水位進(jìn)一步下降，各主洞室上方的孔隙水壓力下降也進(jìn)一步增大，降落漏斗也擴(kuò)大到第六號(hào)儲(chǔ)油洞1上方。根據(jù)300kPa的等值線2可以看出，第十號(hào)儲(chǔ)油洞1已經(jīng)出現(xiàn)連通區(qū)域，說明已經(jīng)不滿足水封條件。

B3、模擬儲(chǔ)油洞1開挖第三層時(shí)孔隙水壓分布云圖(如圖7所示)，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)。由圖7可知，整體的地下水位變化區(qū)域與前兩層開挖相同，地下水位和儲(chǔ)油洞1上方孔隙水壓力下降值進(jìn)一步增大，模型區(qū)最大孔隙水壓力下降到3.18MPa。當(dāng)儲(chǔ)油洞1全部開挖時(shí)，降落漏斗擴(kuò)大到第五號(hào)儲(chǔ)油洞1上方。根據(jù)300kPa的等值線2可以看出，第九號(hào)和第十號(hào)儲(chǔ)油洞1都出現(xiàn)連通區(qū)域，說明已經(jīng)不滿足水封條件，而第一號(hào)至第三號(hào)儲(chǔ)油洞1上方的巖體裂隙處也出現(xiàn)鋸齒形下降。

圖8為不同工況下監(jiān)測(cè)線處的孔隙水壓力曲線圖。從圖上可以更為直觀發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)油洞1在不同開挖階段的地下水滲流變化情況。由圖8可知，在未開挖狀態(tài)下，孔隙水壓力基本隨地形變化，且說明儲(chǔ)油洞1上覆穩(wěn)定的地下含水層。隨著儲(chǔ)油洞1的逐層開挖，地下水位不斷下降，且主要發(fā)生在與儲(chǔ)油洞1連通的巖體裂隙當(dāng)中，與儲(chǔ)油洞1未連通的巖體裂隙處孔隙水壓力仍處于相對(duì)較高的位置。當(dāng)全部開挖完成后，部分儲(chǔ)油洞1上方的孔隙水壓力都小于300kPa的穩(wěn)定壓力值，說明在無水幕條件下儲(chǔ)油洞1開挖水封性不足，容易產(chǎn)生油品泄漏。

在有水幕條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞1分層開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括以下步驟：

C1、模擬儲(chǔ)油洞1開挖第一層時(shí)孔隙水壓分布云圖(如圖9)，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)。由圖9可知，在添加水幕情況下，儲(chǔ)油洞1上方的孔隙水壓力下降區(qū)明顯減小，但是水幕鉆孔不能全部貫穿主洞室上方巖體裂隙，與儲(chǔ)油洞1連通的裂隙受鉆孔水壓影響很小。所以在埋藏深度相對(duì)較淺的第八至第十號(hào)儲(chǔ)油洞1仍然形成了一定的降落漏斗。

C2、模擬儲(chǔ)油洞1開挖第二層時(shí)孔隙水壓分布云圖(如圖10)，獲得該條件下孔隙水壓分布數(shù)據(jù)。由圖10可知，整體的變化趨勢(shì)與開挖第一層相同，地下水沿巖體裂隙向洞內(nèi)入滲，儲(chǔ)油洞1間的孔隙水壓力下降不大。雖然添加了水幕系統(tǒng)，但與第六號(hào)和第十號(hào)儲(chǔ)油洞1連通的巖體裂隙處的孔隙水壓力下降區(qū)依然穿越了水幕系統(tǒng)。根據(jù)300kPa的等值線可以看出，第十號(hào)儲(chǔ)油洞1在水幕位置處有很小的連通區(qū)域，說明已經(jīng)不滿足水封條件。這也表明，與儲(chǔ)油洞1軸線小角度相交或近平行發(fā)育的高陡傾巖體裂隙，在水幕鉆孔不能充分與之連通的情況下，依然有水封不足的情形存在，如果不采取加密水幕鉆孔間距等其他措施，水封油庫有可能出現(xiàn)滲漏“盲區(qū)”。

C3、模擬儲(chǔ)油洞1開挖第三層時(shí)孔隙水壓分布云圖(如圖11所示)，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)。由圖11可知，整體的地下水位變化區(qū)域與前兩層開挖相同。對(duì)比無水幕條件下見圖8，地下水下降漏斗同樣主要發(fā)生在第五至第十號(hào)儲(chǔ)油洞1上方，但根據(jù)300kPa的等值線2可以看出，第九號(hào)儲(chǔ)油洞1上方的水幕系統(tǒng)起到了水封效果，從無水幕工況下的連通區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合區(qū)域，使之滿足水封性條件。但第十號(hào)儲(chǔ)油洞1上方依然有狹小的連通區(qū)域。

如圖12為不同條件下監(jiān)測(cè)線處的孔隙水壓力曲線圖?？梢钥闯?，儲(chǔ)油洞1的逐層開挖，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)油洞1上方孔隙水壓力不斷下降，且主要發(fā)生在于儲(chǔ)油洞1連通的巖體裂隙當(dāng)中，與儲(chǔ)油洞1未連通的巖體裂隙處孔隙水壓力仍處于相對(duì)較高的位置。當(dāng)全部開挖完成后，即使添加水幕系統(tǒng)，仍然有小于300kPa穩(wěn)定壓力值的情形出現(xiàn)。但在不考慮巖體裂隙時(shí)，水幕系統(tǒng)的添加可以很好使主洞室滿足水封條件。

在不考慮裂隙條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞1全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括：

模擬在不考慮裂隙條件及無水幕條件下，儲(chǔ)油洞1全開挖的孔隙水壓分布云圖(如圖13所示)，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)油洞1的涌水量進(jìn)行模擬，獲得該條件下涌水量的數(shù)據(jù)。由圖13可知，在不考慮裂隙情況下，洞室開挖會(huì)形成整體的大型降落漏斗，儲(chǔ)油洞1上方和儲(chǔ)油洞1之間的孔隙水壓力會(huì)迅速下降，且處于中間位置的儲(chǔ)油洞1的孔隙水壓力下降值大于兩邊儲(chǔ)油洞1的下降值。模型區(qū)最大孔隙水壓力僅有2.82MPa。根據(jù)300kPa的等值線2可以看出，全部儲(chǔ)油洞1均不滿足水封條件。

模擬在不考慮裂隙條件及有水幕條件下，儲(chǔ)油洞1全開挖的孔隙水壓分布云圖(如圖14所示)，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)油洞1的涌水量進(jìn)行模擬，獲得該條件下涌水量的數(shù)據(jù)。由圖14可知，添加水幕系統(tǒng)使主動(dòng)室上方形成了相對(duì)較厚的穩(wěn)定含水層，使原來不滿足水封條件的儲(chǔ)油洞1全部被穩(wěn)定含水層包裹，從而滿足水封性，開挖導(dǎo)致的孔隙水壓力下降主要發(fā)生在洞室周圍區(qū)域。

如圖15、16分別是無水幕和有水幕條件下主洞室全剖面開挖下的區(qū)域孔隙水涌水量分布云圖?？梢钥闯鎏砑铀粭l件下，儲(chǔ)油洞1上方有一個(gè)較高的穩(wěn)定水壓力層。有水幕工況下的涌水量要明顯大于無水幕工況。在有水幕和地下水共同作用下，儲(chǔ)油洞1穩(wěn)定涌水量共計(jì)4692.42m3/d，無水幕條件下的涌水量為2292.85m3/d。

結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，由于地下水封油庫一般都建于較厚的穩(wěn)定含水層下，且儲(chǔ)油洞1有高邊墻、大跨度和少支護(hù)的特點(diǎn)，導(dǎo)致儲(chǔ)油洞1開挖過程中巖體裂隙長期暴露在空氣當(dāng)中處于滲水狀態(tài)，再加上人工水幕的設(shè)置，使得洞室涌水量進(jìn)一步增大，這為地下水封油庫的施工和運(yùn)行都造成很大的不便。在巖體裂隙注漿條件下，分析區(qū)域孔隙水壓力的變化規(guī)律。

具體地，在注漿條件下，分別對(duì)有、無水幕條件下儲(chǔ)油洞1全開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬包括：

模擬在注漿條件及無水幕條件下，儲(chǔ)油洞1全開挖在所述經(jīng)典剖面處的孔隙水壓分布云圖(如圖17所示)，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)。由圖17可知，通過有效的注漿措施，巖體裂隙隙寬變小，滲透系數(shù)降低，使得區(qū)域孔隙水壓力不會(huì)有太大下降。注漿后不僅地下水位處于一個(gè)較高的位置，儲(chǔ)油洞1周圍的孔隙水壓力下降值也大幅減小。

如圖18為不同等效隙寬條件下監(jiān)測(cè)線處的孔隙水壓力曲線圖。由圖18可知，等效隙寬越大，說明巖體裂隙的注漿效果越差，從而儲(chǔ)油洞1上方的孔隙水壓力下降也越明顯。當(dāng)效隙寬為0.3mm時(shí)，裂隙處的孔隙水壓力均大于300kPa，說明此時(shí)的水封性滿足條件。

模擬在注漿條件及有水幕條件下，儲(chǔ)油洞1全開挖在所述經(jīng)典剖面處的孔隙水壓分布云圖(如圖19所示)，獲得該條件下孔隙水壓的分布數(shù)據(jù)。由圖19可知，通過有效的注漿措施，巖體裂隙隙寬變小，滲透系數(shù)降低，使得區(qū)域孔隙水壓力不會(huì)有太大下降，且儲(chǔ)油洞1周圍的孔隙水壓下降區(qū)域也大幅減小。當(dāng)效隙寬為0.3mm時(shí)，裂隙處的孔隙水壓力均大于300kPa，說明此時(shí)的水封性滿足條件。

綜上所述，通過數(shù)值仿真軟件在不同條件下，對(duì)儲(chǔ)油洞1開挖進(jìn)行孔隙壓力的數(shù)值模擬，將不同條件下儲(chǔ)油洞1的孔隙壓力分別與穩(wěn)定壓力值進(jìn)行對(duì)比，以獲得儲(chǔ)油洞1開挖過程中水封性的數(shù)據(jù)，為儲(chǔ)油洞1開挖的滲流影響提供有力的理論和技術(shù)支持。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以對(duì)上述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而所有這些修改和替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。