[发明专利]基于水封作用方式的水幕系统优化设计方法

说明书

本发明提供一种基于水封作用方式的水幕系统优化设计方法，包括：(1)对水幕巷道的围岩裂隙进行评价；(2)选定水幕钻孔布设靶区；(3)对巷道断面进行瞬变电磁试验；(4)进行水幕钻孔单孔注水试验；(5)进行水幕钻孔新分型，分为I～V五种类型；(6)针对I～IV型水幕钻孔，分别进行补给作用评价和“水盖层”作用评价，对于达不到要求的区域进行补充施工水幕钻孔；针对V型水幕钻孔，进行注浆处理。采用本发明的方法可以保证在满足水封可靠性的基础上，采用钻孔流量‑压力变化特征进行水幕钻孔新分型，能够考虑钻孔所处区域岩体的状态，达到用最少量的水幕钻孔实现最好的水封效果的目的。

技术领域

本发明涉及地下水封洞库技术领域，尤其涉及一种基于水封作用方式的水幕系统优化设计方法。

背景技术

地下水封洞库是一种我国目前普遍采用的石油储备方式，具有安全、环保、造价低且环境友好等优点。水幕系统为地下水封洞库的核心组成，其作用是为了保障洞库全生命运营周期的水封安全性。在洞库设计中，水幕系统的设计(水幕钻孔间距、长度、水幕巷道的布设方式等设计参数)通常采用统一的标准。但由于岩体裂隙分布的复杂性，这种统一的设计可能会导致某些钻孔处于完整的岩体中，也可能处于非常破碎的岩体中，这样不仅会导致水幕系统不能高效地发挥作用，也不利于洞库长期的安全运营。因此，目前缺乏对地下洞库水封作用方式的关注，更缺少对基于水封作用方式的水幕系统优化设计方法的构建。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于水封作用方式的水幕系统优化设计方法，从而解决现有技术中缺少基于水封作用方式的水幕系统优化设计的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种基于水封作用方式的水幕系统优化设计方法，包括以下步骤：

(1)进行水幕巷道的开挖，在水幕巷道开挖过程中，进行地质素描，进而对水幕巷道的围岩裂隙进行评价；

(2)待水幕巷道开挖完成后，结合围岩裂隙评价结果，选定水幕钻孔布设靶区；

(3)对巷道断面进行瞬变电磁试验，以探测岩体的赋水性；

(4)进行水幕钻孔的设计和施工，水幕钻孔施工完成后，进行水幕钻孔单孔注水试验；

(5)针对注水试验结果，根据钻孔流量-压力变化特征进行水幕钻孔新分型，将水幕钻孔分为I～V五种类型；

(6)针对I～IV型水幕钻孔，分别进行补给作用评价和“水盖层”作用评价，对于补给作用及“水盖层”作用达不到要求的区域进行补充施工水幕钻孔；针对V型水幕钻孔，进行注浆处理，以利用岩体本身的密封性进行密封；

(7)完成所有补充施工水幕钻孔和注浆处理，实现水幕系统优化设计。

作为一种实施方式，所述步骤(3)对巷道断面进行瞬变电磁试验的同时，还进行3D激光扫描，以查明水幕系统裂隙岩体的情况。

作为一种实施方式，所述步骤(5)中I型水幕钻孔特征为：

其钻孔压力变化规律，第一阶段钻孔压力达到0.3MPa，在第一回落阶段，钻孔压力少许回落，变为a MPa；在第二回落阶段，钻孔压力最终基本回落到a MPa；

其钻孔注水流量变化规律，第一阶段和第二阶段开始时分别给予一定的流量b、c以维持相应的压力，之后分别以一定的流量e、f以维持压力，并且满足b＜c，且b＞e，c＞f；e、f都不为0，b、c、e、f都相对较大。

作为一种实施方式，所述步骤(5)中II型水幕钻孔特征为：

其钻孔压力变化规律，第一阶段钻孔压力达到0.3MPa，在第一回落阶段维持在0.3MPa；第二阶段钻孔压力达到0.6MPa，在第二回落阶段，钻孔压力少许回落到a MPa，且a＞0.3MPa；