地下水封洞庫預選場地的地質(zhì)適宜性評價

曹洋兵，晏鄂川，呂飛飛，季惠彬

(1.中國地質(zhì)大學(武漢)工程學院,武漢 430074；2.北京東方新星石化工程股份有限公司,北京 100070)

地下水封洞庫預選場地的地質(zhì)適宜性評價

曹洋兵1，晏鄂川1，呂飛飛1，季惠彬2

(1.中國地質(zhì)大學(武漢)工程學院,武漢 430074；2.北京東方新星石化工程股份有限公司,北京 100070)

科學合理地選擇建設場地是油氣能源的水封式地下儲存建設中面對的首要問題,其中場地的地質(zhì)適宜性評價極為關鍵。通過總結(jié)參與的數(shù)個地下水封洞庫工程實踐經(jīng)驗,并分析其它洞庫成功經(jīng)驗和失敗教訓,從儲能原理出發(fā)提出預選場地的地質(zhì)適宜性定量評價模型。在建模過程中,首先闡述了場地地質(zhì)適宜性評價目標和評價指標選取原則；其次從區(qū)域穩(wěn)定性條件、巖體穩(wěn)定性條件和水壓力密封條件3方面建立起含9項二級指標的評價體系；再基于評分法對二級指標進行評分賦值,基于模糊層次分析法得出一級指標權(quán)重；最后結(jié)合乘積式和加權(quán)求和式構(gòu)建評價模型,并通過Visual Basic平臺編程實現(xiàn)。以山東黃島地下水封石油洞庫為例,對評價模型進行應用和檢驗,結(jié)果表明評價模型中的指標可從預可行性研究階段獲取,可行性和可靠性較高,可為相關工程提供依據(jù)和參考。

地下水封洞庫；能源儲存；場址選擇；地質(zhì)適宜性；評價模型；評價指標

2015,32(11):71-77

1 研究背景

為防備國際形勢的動蕩,中央在2003年就批準實施國家石油戰(zhàn)略儲備規(guī)劃[1]。該規(guī)劃除少數(shù)采用地面儲罐的形式外,其余主要采用地下水封洞庫進行石油儲存。在企業(yè)層面,已建成與在建的水封式液化石油氣(LPG)洞庫共5處。在能源(石油、液化石油氣等)的水封式地下儲存建設中面對的首要問題就是選擇建設場地,特別是從地質(zhì)適宜性的角度如何優(yōu)選場址問題具有緊迫的工程需求和重要的理論價值。

目前地下水封洞庫的核心技術(shù)和試驗、監(jiān)測設備及相關標準都掌握在國外少數(shù)大公司手中,他們向外只以服務或咨詢的方式參與洞庫建設,而設備和技術(shù)都不出售。因而,關于地下水封洞庫的國外文獻報道[2-5]并不多,且沒有關于場址選擇方面的研究。國內(nèi)關于地下水封洞庫的研究主要集中在建設過程中所面對的某方面問題,如圍巖穩(wěn)定性[6]、水幕系統(tǒng)[7-8]、水封效果[9]、施工技術(shù)[10]等,而在建設場地的評價和選擇方面的研究較少。王夢恕等[11]認為選擇建庫場地需考慮工程地質(zhì)條件、水文條件、大型油碼頭和環(huán)保安全4個方面的因素；劉琦等[12]認為除需考慮巖體完整性和水封條件外,還需考慮外部依托條件(如石油需求、海港碼頭、靠近國家大型進口原油加工基地、經(jīng)濟安全、良好的輸油交通條件等)；彭振華等[13]認為選址需考慮的地質(zhì)因素是區(qū)域穩(wěn)定性、巖體質(zhì)量特性和地下水條件；季惠彬等[14]對場址選擇時所需考慮的水文地質(zhì)條件進行了定性分析?？傮w來看,目前關于建設場地的地質(zhì)適宜性評價研究尚不夠深入,沒有形成評價體系和量化評價模型以指導建設場地的優(yōu)選。

通過總結(jié)筆者參與的數(shù)個地下水封洞庫工程實踐經(jīng)驗,并吸取其它洞庫失敗教訓,從儲能原理出發(fā),本文提出了預選場地的地質(zhì)適宜性定量評價模型,并詳細討論了評價目標、評價指標選取原則、評價指標體系、指標評分和權(quán)重等關鍵內(nèi)容,最后結(jié)合山東黃島地下水封石油洞庫工程對該模型進行應用和檢驗。

2 評價指標體系

地下水封洞庫儲存油氣能源的基本原理為利用油水不相混合的特性,合理控制地下洞庫圍巖中的水壓力,使其在洞壁各處始終大于油壓和飽和蒸汽壓?；谠撛?在地下水封洞庫預選場地的定量評價或優(yōu)選研究上須首先明確評價目標,本文從質(zhì)量、環(huán)境、安全和經(jīng)濟4個方面建立如下總體目標。

(1)質(zhì)量目標:建設場地在一定的工程措施下能達到儲存能源的目的,在建設及運行過程中不會出現(xiàn)無法挽救的狀況,這是對場地的基本要求。

(2)環(huán)境目標:洞庫建設及運行必然會對周邊環(huán)境(如植被、土壤、空氣和地下水等)產(chǎn)生影響,建設目標是節(jié)約資源,減少廢棄物,使得對環(huán)境危害最小。

(3)安全目標:確保洞庫建設及運行過程中巖體失穩(wěn)破壞的可能性及規(guī)模盡可能地小,避免對施工、監(jiān)測設施和建設人員造成任何形式的傷害。

(4)經(jīng)濟目標:水封洞庫是投資額大、建設期長的大型項目,在達到工程質(zhì)量、環(huán)境和安全目標的同時,要降低消耗,提高效率,增進效益,重視節(jié)約投資成本。

為了全面、客觀地評價預選場地的地質(zhì)適宜性,在選擇評價指標時,需要遵守以下基本原則。

(1)階段性原則:選取的評價指標應是預可行性研究階段能獲取的數(shù)據(jù),不應將后期研究階段才能獲取的數(shù)據(jù)作為評價指標。

(2)系統(tǒng)性原則:預選場地是一個復雜的地質(zhì)系統(tǒng),評價體系應按照評價目標的要求,全面選擇能反映場地特征的各層次評價指標。

(3)主導性原則:各地質(zhì)因素對場地適宜性的影響差異懸殊,在構(gòu)建評價體系時,應根據(jù)不同評價指標重要性的差異,將有直接作用或重要作用的因素納入評價體系,舍去間接或次要的因素。

(4)獨立性原則:所選取的各評價指標之間應具有相對獨立性,如果評價指標間有較高的相關性,則當某一指標發(fā)生變化時,會導致與之相關的指標隨之改變,進而造成評價模型失真。

筆者搜集了國內(nèi)外已建或在建的30處水封洞庫地質(zhì)、施工過程及運行效果等資料見表1。通過分析其成功經(jīng)驗和失敗教訓,并結(jié)合自身工程經(jīng)驗,在上述評價目標和指標選取原則基礎上,從區(qū)域穩(wěn)定性條件、巖體穩(wěn)定性條件和水壓力密封條件3方面建立起二級地質(zhì)適宜性評價指標體系,詳見圖1。

3 評價指標的評分

基于地下水封洞庫原理,考慮各評價指標的不同取值對評價目標的影響,采用評分法對各二級指標進行量化評價。在評分時基本考慮以下幾個方面:①為了使各一級指標平等地參與權(quán)重計算,須保證一級指標的最大總分值相等；②為了使二級指標間保持強關聯(lián),突出某指標惡化后的整體效應,采用二級指標連乘的方式求得一級指標總分值；③二級指標取0表示該指標最惡化時能使得一級指標總分值為0,表明該二級指標具有控制性作用；④二級指標取1表示該指標最惡化時可不參與一級指標分值計算,其整體效應依其最大分值確定。

表1 參考的地下水封洞庫信息Table 1 Information of underground water-sealed rock caverns for reference

圖1 評價指標體系Fig.1 Evaluation index system

3.1 區(qū)域穩(wěn)定性條件

區(qū)域穩(wěn)定性是決定洞庫選址成敗的關鍵,主要在于該類因素難以通過工程方式進行改造。由于洞庫在運行過程中人們不能直接進入其中進行圍巖加固和設備維修等操作,因而洞庫對區(qū)域長期穩(wěn)定性的要求較高,選取區(qū)域性斷裂帶、地震烈度和大地熱流值3個參數(shù)對其進行評價。

(1)區(qū)域性斷裂帶。區(qū)域性斷裂帶(尤其活斷層)可能對工程區(qū)范圍內(nèi)地面及地下巖土體、建(構(gòu))筑物造成毀滅性的破壞。依據(jù)建庫區(qū)域受斷裂帶影響情況,采用如下評分方案:無區(qū)域性斷裂帶通過,取5.0；非活動斷裂帶通過,取2.0；活動斷裂帶通過,取0。

(2)地震烈度。地震烈度表征地震對地表巖土體及工程建(構(gòu))筑物影響的強弱程度,可直接影響地下洞庫的穩(wěn)定性和支護成本,甚至影響到能源儲存的安全性。據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》[15]和《建筑抗震設計規(guī)范》[16]等標準,確定地震烈度的評分方案見表2。

表2 地震烈度評分值Table 2 Scores of seismic intensity

(3)大地熱流值。大地熱流值(q)為單位時間內(nèi)通過地球表面單位面積的熱流值。該值是反映某個地區(qū)溫場特點的非常重要的綜合性參數(shù),同時該值也直接反映地殼近代活動特征和穩(wěn)定性。參考中國大地熱流值分布[17],采取如下評分方案:當q≤75 mW/m2時,取4.0；q≥150 mW/m2時,取0；當q= 75～150 mW/m2時,進行線性插值。

3.2 巖體穩(wěn)定性條件

巖體穩(wěn)定性是決定洞庫建設及運行過程中安全性和經(jīng)濟性的重要因素?；趲r石力學理論及洞庫建設要求,選取強度應力比、巖石質(zhì)量指標和結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度3個參數(shù)評價巖體穩(wěn)定性條件。

(1)強度應力比。強度應力比為巖石單軸抗壓強度(Ucs)與洞庫埋深范圍最大地應力(Smax)的比值,該值是評判片幫、巖爆、塑性擠出等應力控制型施工災害的關鍵指標。參考《工程巖體分級標準》[18],具體評分方案為:當Ucs/Smax≥7時,取5.0；Ucs/Smax≤4時,取1.0；當Ucs/Smax=4～9時,進行線性插值。

(2)巖石質(zhì)量指標。巖石質(zhì)量指標(RQD)是鉆探中極易獲取的參數(shù),能表征完整程度、破碎帶規(guī)模等巖體特性,是評判巖體結(jié)構(gòu)控制型施工災害的重要指標。結(jié)合參與的幾個水封洞庫勘察揭露的巖體結(jié)構(gòu)特征,基于RQD平均值,評分方案為:當RQD≥90時,取5.0；RQD≤30時,取1.0；當RQD= 30～90時,進行線性插值。

(3)結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度。結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度控制著塊體塌落或滑落、塌方等圍巖局部失穩(wěn)災害,通過地表露頭調(diào)查或槽探、洞探等手段可對結(jié)構(gòu)面結(jié)合狀況進行總體查明。依據(jù)《工程巖體分級標準》[18],基于場地結(jié)構(gòu)面結(jié)合狀況的主要特征,采用表3對其進行評分。

表3 結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度評分值Table 3 Scores of combination conditions for structural planes

3.3 水壓力密封條件

地下水封洞庫因其利用地下水的壓力密封作用而明顯有別于其它地下工程,為了使儲庫圍巖內(nèi)長期飽水、水壓力恒大于油壓和飽和蒸汽壓,一般需在洞庫上部增設水幕系統(tǒng)(水幕巷道、水幕孔等),并在水幕系統(tǒng)內(nèi)人工補給有壓水,從而在儲洞上部形成了將儲洞封閉的人工“水幕簾”,這樣就增加了儲庫水封效果的長期安全性。但巖體滲透系數(shù)、地下水位及其穩(wěn)定性、水質(zhì)等水文地質(zhì)條件仍是決定洞庫建設與運行期成本、環(huán)保乃至工程成敗的關鍵因素,需要得到建設各方的重視。

(1)巖體滲透系數(shù)。巖體滲透系數(shù)(k)反映巖體內(nèi)裂隙的連通性及透水特性,對施工及運行期洞庫涌水量具有重要影響。從地下水封洞庫的水封特征及洞室氣密性需求考慮,基于選址階段進行的數(shù)量不多的現(xiàn)場水文試驗,評分方案為:當k≤10-5cm/s時,取5.0；k≥10-2cm/s時,取1.0；當k= 10-5～10-2cm/s時,進行線性插值。

(2)地下水水位與穩(wěn)定性。洞庫在運行期有較穩(wěn)定的地下水位,是保證其水封性和安全性的重要條件。地下水水位受排泄基準面、大氣降水和人類活動等因素共同影響,從安全性考慮,一般取區(qū)域排泄基準面作為地下水位設計值。從儲能原理上看,地下水位埋深越大,則洞庫埋深也越大,從而增加投資成本和施工災害風險。水位的穩(wěn)定性可從洞庫區(qū)所在的地下水流動系統(tǒng)位置獲知,一般排泄區(qū)地下水位最為穩(wěn)定,且洞庫位于該區(qū)對周圍環(huán)境的影響較小,長期風險性較小,即排泄區(qū)適于建庫；同理可知,補給區(qū)是較不適于建庫區(qū)域。因此,采用以下評分方案:首先按流動系統(tǒng)位置取分,排泄區(qū)取5.0,徑流區(qū)取3.5,補給區(qū)取2.5。再按常年平均地下水位埋深(d)對以上分值進行折減,當d≤50 m時,折減系數(shù)取1.0；d≥250 m時,取0；當d=50～250 m時,進行線性插值。

(3)地下水水質(zhì)。洞庫在運行期基本為全封閉狀態(tài),無法對支護結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)、監(jiān)控設備進行維修。各類浸入水中的工程設施能否在設計壽命期間保持正常狀態(tài),與地下水的組分有重要關系。另外,由于地下水和儲存介質(zhì)同為液體,它們之間發(fā)生對流和彌散的危害性會因水質(zhì)變差而增高。因此需要對場地地下水水質(zhì)進行評價。參考專營地下水封洞庫工程的法國GeoStock公司的標準見表4；以不達標的項數(shù)作為水質(zhì)衡量指標,采取表5的評分方案。

表4 地下水水質(zhì)評價準則Table 4 Evaluation criteria of groundwater quality

表5 地下水水質(zhì)評分值Table 5 Scores of groundwater quality

4 評價指標的權(quán)重

層次分析法[19]是美國運籌學家Satty于20世紀70年代初提出的一種定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法,是將研究者的經(jīng)驗判斷采用數(shù)量的形式表達和處理的方法,但在實際應用中存在評判一致性困難等問題。模糊層次分析法[20]是基于層次分析法,且克服層次分析法缺點的科學方法,本文采用該方法確定一級指標的權(quán)重,具體步驟如下:

(1)采用0.1～0.9數(shù)量標度的方式構(gòu)建模糊互補判斷矩陣R,其元素rij表示第i個因素ai與第j個因素aj的相對重要程度,其中rij=0.5表示ai與aj同等重要；0.1≤rij＜0.5表示aj比ai重要,且rij越小,aj比ai越重要；0.5＜rij≤0.9表示ai比aj重要,且rij越大,ai比aj越重要。

通過總結(jié)參與的數(shù)個地下水封洞庫工程實踐經(jīng)驗,并參考其它洞庫成功經(jīng)驗和失敗教訓,構(gòu)建一級評價指標模糊互補判斷矩陣R,其中a1為區(qū)域穩(wěn)定性條件,a2為巖體穩(wěn)定性條件,a3為水壓力密封條件。則R的表達式為

(2)根據(jù)按行求和歸一化法,計算各一級指標權(quán)重值的公式如下:

式中:wi為第i個指標權(quán)重,rij為判斷矩陣R第i行第j列的值,n為判斷矩陣R的階數(shù)(取3)?；谂袛嗑仃嘡可得,w=(0.444,0.245,0.311),即區(qū)域穩(wěn)定性條件的權(quán)重為0.444,巖體穩(wěn)定性條件權(quán)重為0.245,水壓力密封條件權(quán)重為0.311。

(3)權(quán)重矩陣計算公式為:

根據(jù)式(2)可得權(quán)重矩陣W,即

基于式(3)進行權(quán)重一致性檢驗,以判斷權(quán)重分配是否合理。

綜上可得,CI(R,W)=0.044,小于一致性閾值0.1,即通過一致性檢驗,判斷矩陣和權(quán)重是合理的。

5 評價模型與地質(zhì)適宜性等級

綜合上述評分法和模糊層次分析法結(jié)果,地下水封洞庫預選場地的地質(zhì)適宜性評價定量模型為

式中:ES表示預選場地的定量得分；Ai為區(qū)域穩(wěn)定性條件中的各二級指標分值；Ri為巖體穩(wěn)定性條件中的各二級指標分值；Hi為水壓力密封條件中的各二級指標分值。

分別將各指標所被賦予的最小值和最大值代入式(4),可得ES的取值區(qū)間為[0.245,100]。為了應用的便利,基于Visual Basic平臺將定量評價模型進行程序化實現(xiàn)。

基于評分規(guī)則可知,分值ES越高,則場地的適宜性越好。為了對場地地質(zhì)適宜性等級進行評判,提出以下3級劃分標準:80分及以上為適宜；60～80分為基本適宜；60分及以下為不適宜。

6 評價模型的應用與驗證

國家石油儲備黃島地下水封洞庫工程是國內(nèi)首批實施的地下原油儲備庫重點建設項目之一,場址位于山東省青島市黃島區(qū)辛安街道冷家溝社區(qū),工程于2010年11月開始施工,目前已接近尾聲。通過長期跟蹤洞庫施工過程及現(xiàn)場試驗成果,積累了豐富的建設期資料,以該工程為例對本文提出的地質(zhì)適宜性評價模型進行應用和檢驗。

6.1 區(qū)域穩(wěn)定性條件

庫址區(qū)屬于華北板塊與揚子板塊結(jié)合帶之膠南—威海造山帶,主要發(fā)育韌性剪切帶及脆性斷裂構(gòu)造,褶皺構(gòu)造不甚發(fā)育,工程建設區(qū)域無區(qū)域性斷裂帶通過。據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2001)[15]和《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2010)[16]可知,黃島區(qū)的抗震設防烈度為6度,設計地震基本加速度值為0.05 g。據(jù)中國大地熱流值分布圖,黃島區(qū)的大地熱流值為80 mW/m2。

6.2 巖體穩(wěn)定性條件

據(jù)巖石試驗成果,建庫區(qū)花崗片麻巖的單軸抗壓強度為88 MPa；據(jù)地應力測試成果,洞庫區(qū)垂直主應力為最小主應力,預計洞庫工程埋深范圍的水平最大主應力為13 MPa。因而強度應力比為6.77。據(jù)預可行性研究階段的17個鉆孔資料,得出洞庫范圍的平均RQD值為84。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,結(jié)構(gòu)面的總體性狀為粗糙起伏不規(guī)則,張開度多為1～3 mm,局部含泥質(zhì)充填。

6.3 水壓力密封條件

據(jù)預可研階段的水文地質(zhì)試驗,洞庫區(qū)巖體滲透系數(shù)基本處于(10-4～10-5)cm/s范圍內(nèi),本次取5×10-5cm/s。據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查,洞庫區(qū)位于地下水流動系統(tǒng)的補給區(qū),以大氣降水為主要補給來源,水位平均埋深約70 m。據(jù)地下水的化學成分分析,洞庫區(qū)地下水化學類型均為SO4·HCO3-Ca·Na型,無色、無味,礦化度低,水質(zhì)的檢驗指標都合格。

6.4 地質(zhì)適宜性評價與檢驗

基于上述數(shù)據(jù),通過式(4)可得其地質(zhì)適宜性分值為67.11,等級為基本適宜,見圖2。根據(jù)黃島地下水封洞庫的施工進展以及水文試驗、地下水水位恢復等情況,考慮到目前所面對的困難,綜合認為基本適宜的結(jié)論是合理的。應用過程也佐證了評價模型具有較強的可行性和較高的可靠性。

圖2 地質(zhì)適宜性評價結(jié)果Fig.2 The result of geological adaptability evaluation

7 結(jié) 語

本文基于地下水封洞庫原理和建設特點,分析了預選場地地質(zhì)適宜性評價的質(zhì)量、環(huán)境、安全和經(jīng)濟目標,闡述了選取評價指標的階段性、系統(tǒng)性、主導性和獨立性原則。之后從區(qū)域穩(wěn)定性條件、巖體穩(wěn)定性條件和水壓力密封條件3方面建立起含9項二級指標的評價體系,基于評分法對各二級指標取值狀況進行評判,基于模糊層次分析法得出一級指標權(quán)重,構(gòu)建了定量評價模型。

通過將該模型應用于黃島地下水封洞庫工程,結(jié)果表明提出的地下水封洞庫預選場地地質(zhì)適宜性評價模型是可行、可靠的,可為相關工程實踐提供依據(jù)和參考。

文中所賦予的評價指標分值和權(quán)重具有一定的經(jīng)驗性,其優(yōu)化值還需經(jīng)過大量地下水封洞庫工程的檢驗和反饋調(diào)整。

[1]朱穎超,朱淵超.我國戰(zhàn)略石油儲備基地布局探討[J].未來與發(fā)展,2007,(10):8-11.(ZHU Ying-chao,ZHU Yuan-chao.Research on the Position for Strategic Petroleum Reserve[J].Future and Development,2007,(10):8-11.(in Chinese))

[2]REHBINDER G,KARLSSON R,DAHLKILD A.A Studyof a Water Curtain around A Gas Store in Rock[J].Applied Scientific Research,1988,45(2):107-127.

[3]HAMBERGER U.Case History:Blowout at An LPG Storage Cavern in Sweden[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1991,6(1):119-120.

[4]LEE Y N,YUN S P,KIM D Y,et al.Design and Construction Aspects of Unlined Oil Storage Caverns in Rock[J].Tunnelling and Underground Space Technology, 1996,11(1):33-37.

[5]PARK J J,JEON S,CHUNG Y S.Design of Pyongtaek LPG Storage Terminal Underneath Lake Namyang:A Case Study[J].Tunnelling and Underground Space Technology,2005,20(5):463-478.

[6]王 怡,王芝銀,許 杰,等.地下儲油巖庫穩(wěn)定性的三維流固藕合分析[J].中國石油大學學報(自然科學版),2009,33(3):132-137.(WANG Yi,WANG Zhi-yin,XU Jie,et al.3D Fluid-mechanical Coupling Stability Analysis of Underground Petroleum Storage Caverns[J].Journal of China University of Petroleum,2009, 33(3):132-137.(in Chinese))

[7]高 翔,谷兆祺.人工水幕在不襯砌地下貯氣洞室工程中的應用[J].巖石力學與工程學報,1997,16(2): 178-187.(GAO Xiang,GU Zhao-qi.The Application of Artificial Water Curtain to Unlined Gas Storage Caverns[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,1997,16(2):178-187.(in Chinese))

[8]時洪斌,劉保國.水封式地下儲油洞庫人工水幕設計及滲流量分析[J].巖土工程學報,2010,32(1): 130-137.(SHI Hong-bin,LIU Bao-guo.Design and Seepage Discharge Analysis of Artificial Water Curtains for Water Sealed Underground Petroleum Storage Caverns in Rock[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2010,32(1):130-137.(in Chinese))

[9]李術(shù)才,平 洋,王者超,等.基于離散介質(zhì)流固藕合理論的地下石油洞庫水封性和穩(wěn)定性評價[J].巖石力學與工程學報,2012,31(11):2161-2170.(LI Shu-cai,PING Yang,WANG Zhe-chao,et al.Assessments of Containment and Stability of Underground Crude Oil Storage Caverns Based on Fluid-solid Coupling Theory for Discrete Medium[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2012,31(11):2161-2170. (in Chinese))

[10]譚忠盛,萬姜林,張振剛,等.地下水封式液化石油氣儲藏洞庫修建技術(shù)[J].土木工程學報,2006,39(6): 88-93.(TAN Zhong-sheng,WAN Jiang-lin,ZHANG Zhen-gang,et al.Construction Technology of Underground Water-seal Liquefied Petroleum Gas Storage[J]. China Civil Engineering Journal,2006,39(6):88-93. (in Chinese))

[11]王夢恕,楊會軍.地下水封巖洞油庫設計、施工的基本原則[J].中國工程科學,2008,10(4):11-16. (WANG Meng-shu,YANG Hui-jun.Basic Principles for Design and Construction of Underground Water-sealed Hydrocarbon-Storage Rock Caverns[J].Engineering Sciences,2008,10(4):11-16.(in Chinese))

[12]劉 琦,盧耀如,張鳳娥.地下水封儲油庫庫址的水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2008, (4):1-5.(LIU Qi,LU Yao-ru,ZHANG Feng-e. Hydrogeological and Engineering Geological Problems of the Site of Underground Oil Storage Caverns with Water Curtain[J].Hydrogeology and Engineering Geology, 2008,(4):1-5.(in Chinese))

[13]彭振華,李俊彥,孫承志,等.地下水封洞庫的庫址選擇研究[J].油氣儲運,2008,27(1):60-62.(PENG Zhen-hua,LI Jun-yan,SUN Cheng-zhi,et al.Site Determination on Underground Water-sealing Oil Storage in Rock Caverns[J].Oil and Gas Storage and Transportation,2008,27(1):60-62.(in Chinese))

[14]季惠彬,葉文超,胡 成,等.水文地質(zhì)條件對地下水封洞庫選址的影響研究[J].安全與環(huán)境工程,2013, 20(2):138-141.(JI Hui-bin,YE Wen-chao,HU Cheng,et al.Study on the Effect of Hydrogeological Conditions on the Site Selection of Underground Oil Storage in Rock Caverns[J].Safety and Environmental Engineering, 2013,20(2):138-141.(in Chinese))

[15]GB 18306—2001,中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].北京:中國標準出版社,2002.(GB 18306—2001,Seismic Ground Motion Parameter Zonation Map of China[S]. Beijing:Standards Press of China,2002.(in Chinese))

[16]GB 50011—2010,建筑抗震設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.(GB 50011—2010,Code for Seismic Design of Buildings[S].Beijing:China Architecture and Building Press,2010.(in Chinese))

[17]胡圣標,何麗娟,汪集旸.中國大陸地區(qū)大地熱流數(shù)據(jù)匯編(第三版)[J].地球物理學報,2001,44(5): 611-626.(HU Sheng-biao,HE Li-juan,WANG Ji-yang. Compilation of Heat Flow Data in the China Continental Area(3rd edition)[J].Chinese Journal of Geophysics, 2001,44(5):611-626.(in Chinese))

[18]GB 50218—94,工程巖體分級標準[S].北京:中國計劃出版社,1995.(GB 50218—94,Standard for Classification of Engineering Rock Masses[S].Beijing:China Planning Press,1995.(in Chinese))

[19]許樹柏,王蓮芬.層次分析法引論[M].北京:中國人民大學出版社,1990.(XU Shu-bai,WANG Lian-fen. Introduction to Analytic Hierarchy Process[M].Beijing: China Renmin University Press,1990.(in Chinese))

[20]張吉軍.模糊層次分析法(FAHP)[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學,2000,14(2):80-88.(ZHANG Ji-jun.Fuzzy Analytical Hierarchy Process[J].Fuzzy Systems and Mathematics,2000,14(2):80-88.(in Chinese))

(編輯:黃 玲)

Geological Adaptability Evaluation for Preselected Site of Underground Water-sealed Rock Caverns

CAO Yang-bing1,YAN E-chuan1,LV Fei-fei1,JI Hui-bin2
(1.School of Engineering,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China；2.Beijing New Oriental Star Petrochemical Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100070,China)

Site selection is a primary issue in the construction of underground water-sealed caverns for storaging energy resources,and in particular,the evaluation of site's geological adaptability is crucial.In this paper,a quantitative evaluation model for the geological adaptability of preselected sites is presented according to the energy watersealed principle.Experiences and lessons from several underground water-sealed caverns were taken as reference. The principles of selecting evaluation objectives and indexes were expounded at first；subsequently,an evaluation system consisting of 9 secondary indexes in terms of regional stability,rock mass stability and sealing of water pressure was established；then each secondary index was scored by the method of point rating,and the weight of each first-grade index was determined through fuzzy analytic hierarchy process；finally,the evaluation model was built by combining product of related secondary indexes and weighted sum of the first grade indexes,and the evaluation model was programmed through Visual Basic software platform.To verify the evaluation model,an underground water-sealed oil storage cavern in Huangdao,Shandong province was taken as an example.The results show that the model has high feasibility and reliability.It is in accordance with the data of preliminary feasibility study and could be referenced for related projects.

underground water-sealed caverns；energy resources storage；site selection；geological adaptability；evaluation model；evaluation index

P642；TE88

A

1001-5485(2015)11-0071-07

10.11988/ckyyb.20140429

2014-05-26；

2014-06-19

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973)項目(2011CB710605)；北京市科學技術(shù)委員會重點資助項目(20090102-2796)

曹洋兵(1987-),男,江西九江人,博士,主要研究方向為巖體穩(wěn)定性評價與災害防治,(電話)027-67883124(電子信箱)cybing1140504@163.com。