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    我單位自2009年開始作為我國地下水封洞庫的直接參建單位（參加了黃島、煙臺萬華、湛江等洞庫建設），基于北京東方新星石化工程股份有限公司、北京市科學技術委員會重點資助項目以及煙臺萬華洞庫工程建設委托的《洞庫圍巖塑性松動圈與洞庫穩(wěn)定性研究》（編號：2011056320）、《煙臺萬華聚氨酯股份有限公司地下洞庫水文地質和圍巖穩(wěn)定性模擬及實驗》（編號：2012056275）以及《地下水封石洞液化石油氣儲庫成套技術研究》（編號：2014056131）科技創(chuàng)新項目，從工程選址到施工的全過程，針對大型地下水封洞庫圍巖系統穩(wěn)定性進行了研究，研究起始于2009年4月，終止于2013年1月，于2015年4月通過中國巖石力學與工程學會鑒定，為國際領先水平。
本項目取得了如下創(chuàng)新性成果：
1.基于區(qū)域穩(wěn)定性分區(qū)提出了建庫地質適宜性評價指標體系，解決了我國東部沿海地帶水封洞庫選址問題；
2.基于地質構造演化以及結構面測繪、鉆孔攝像技術和井中充電法研究，提出了花崗巖類裂隙巖體結構模型建模與表征方法；
3.提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”，揭示了結構面等效水力隙寬與法向應力間的變化規(guī)律。為水幕系統設計提供了理論支撐；
4.針對洞室群長期動態(tài)循環(huán)地下水作用特點，首次揭示了洞室群的圍巖水壓力分布、變化規(guī)律及其主要影響因素。針對圍巖滲透各向異性及洞庫營運狀況，研究了洞室群應力、應變、塑性區(qū)特點與變化，揭示了洞室圍巖穩(wěn)定性變化規(guī)律?；陔x散介質力學的地下洞室圍巖破壞空間分布及破壞模式，提出了建設中需及時采取有限注漿堵水措施控制圍巖系統的穩(wěn)定性。為水封洞庫洞室群的結構、支護設計提供了理論基礎。

    本項目圍繞此科學問題重點研究“地下工程的巖體結構模型、滲透模型以及長期動態(tài)循環(huán)地下水與巖體相互作用的圍巖穩(wěn)定性”。本項目突破了長期動態(tài)循環(huán)地下水作用的洞室群穩(wěn)定性評價技術瓶頸，解決了地下水封洞庫的工程地質方面的關鍵技術問題，打破了地下水封洞庫建設的國際壁壘。具體創(chuàng)新點如下：
1.提出我國建設水封洞庫工程的地質適宜性評價體系?；趨^(qū)域穩(wěn)定性分區(qū)，首次提出了建設地下水封洞庫工程的地質適宜性評價指標體系，解決了我國東部至東南沿海地帶水封洞庫選址問題。
2.洞庫圍巖系統的巖體結構模型建模方法。構建了可考慮指標權重的結構面自組織模糊聚類分組模型，并提出了結構面間距計算方法，編寫了相應的軟件。建立了巖體非貫通結構面三維網絡的離散元表征方法。
3.基于鉆孔巖芯、電視攝像和聲波測試，提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”，并提出了裂隙水力隙寬的求取方法。
4.基于花崗片麻巖體滲透各向異性，研究了洞室群圍巖水壓力分布規(guī)律與穩(wěn)定性特征，揭示了動態(tài)循環(huán)地下水作用的洞室群圍巖變形破壞機理。

    中國科學院武漢科技查新咨詢檢索中心針對“大型地下水封洞庫圍巖系統穩(wěn)定性研究及其示范應用”這一項目進行國內外文獻檢索，共查詢了國內15種數據庫及工具書、國外26種相關數據庫，查出相關文獻26篇，其中委托方發(fā)表相關文獻7篇、密切相關文獻0篇、一般相關文獻19篇。其主要查新點如下：
（1）以區(qū)域穩(wěn)定性理論，開展了我國東南沿海地帶的區(qū)域穩(wěn)定性分區(qū)研究，提出了地下水封洞庫場地的地質適宜性評價體系。
（2）考慮結構面的多項指標，構建了可考慮指標權重的結構面自組織模糊聚類分組模型，并提出了間距計算方法。
（3）基于隨機模擬理論，以3DEC與FISH語言為平臺，建立了巖體非貫通結構面的離散元表征方法。
（4）基于鉆孔巖芯、電視攝像和聲波測試，提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”，并提出了裂隙水力隙寬的求取方法。
（5）考慮花崗片麻巖體滲透各向異性，研究了水幕系統影響下的圍巖水壓力分布規(guī)律與穩(wěn)定性特征。
該中心出具的查新報告結論為：“經綜合對比分析可知，除委托方階段性研究成果報道外，該查新項目的查新點在國內外相關文獻中尚未發(fā)現相同報道。
此外，開發(fā)的“三維數字洞庫導航軟件V1.0”已登記計算機軟件著作權（登記號：2013SR121533）。以上說明本項目具有很高的技術創(chuàng)新性和獨占性。

    本創(chuàng)新成果獲得近期直接經濟效益14300萬元。應用建庫地質適宜性評價指標和體系進行萬華LPG、黃島、湛江等地下水封洞庫選址，減少鉆探總進尺7500米，減少調查范圍100平方公里，節(jié)省勘察成本870萬元。應用結構面特性及工程地質成果，節(jié)約不可預見支護投入約2800萬元。應用巖體滲透系數估算模型，減少壓水試驗90段次，水文鉆孔2000米，節(jié)約水文勘察、水幕施工等工程費用2060萬元。應用巖體三維離散網絡模型和圍巖穩(wěn)定性研究成果，優(yōu)化洞室布置、支護方案優(yōu)化等，減少工程建設成本8600萬元。

    “萬華化學集團股份有限公司”和“黃島國家石油儲備基地有限責任公司”一致認為：研究成果直接應用于工程的勘察、設計和施工階段，解決了地下水封洞庫工程建設的圍巖穩(wěn)定性關鍵理論與技術問題，取得良好經濟和工程效益，其建議在同類工程中推廣應用。
“北京東方新星石化工程股份有限公司”認為：解決了地下水封洞庫勘察中的選址、布置方位、布置深度等技術難題，取得了良好經濟效益，起到了我國地下水封洞庫工程示范性勘察的作用。
“中國國際工程咨詢公司”認為：成果為《地下水封石油洞庫預可研實際規(guī)范》、《地下水封石油洞庫初步設計規(guī)范》和《地下水封石油洞庫工程建設規(guī)范》三部行業(yè)標準提供了技術支撐和科學論證，并采納應用于規(guī)范。
從以上可以看出，本研究成果對于同類工程將會產生持續(xù)性的經濟和工程效益。

    1.國內外有地下水封洞庫場地或其他洞庫的地質適宜性的研究，但均未涉及基于區(qū)域穩(wěn)定性理論的區(qū)域穩(wěn)定性分區(qū)研究，未采用區(qū)域穩(wěn)定性分區(qū)評價地下水封洞庫選址的適宜性。
2.國內外有可考慮指標權重的結構面模糊聚類模型的研究，但其中未涉及模型的自組織特征及間距計算，或者采用其他模型（如ARIMA模型）計算結構面間距。
3.國內外有研究巖體結構面的離散元表征，但未考慮結構面的非貫通特征，或者未采用3DEC或FISH實現三維離散結構模型。
4.國內外有采用鉆孔電視成像技術、巖體聲波速度、鉆孔提水試驗等單一方法研究巖體滲透系數，但未采用鉆孔巖芯、電視攝像和聲波測試等手段考慮巖性差異、巖體完整性、裂隙寬度、裂隙充填特征等建立巖體滲透性估算模型。
5.國內外有研究水幕系統對水壓力的影響規(guī)律，但未開展巖體滲透各向異性對水壓力的影響研究。
可以看出，本研究取得的成果是先進的。

    一方面，隨著國民經濟持續(xù)、高速發(fā)展，我國對油氣資源的消費需求也快速提高。預計 2016 年石油需求將增長 43%，表觀消費量達到 5.66 億噸，原油凈進口預計增長7.3%至3.57 億噸，石油對外依存度上升到62%。預計到2020 年，石油消費總量將達到6億噸左右。到2030 年，中國石油消耗的80%需要依靠進口。隨著我國對國外油氣資源依存度不斷提高，有必要加大石油儲備庫建設，增加石油儲備能力，應對國際石油危機，保障我國中長期石油供應及國民經濟安全。2003 年我國開始啟動國家石油儲備建設規(guī)劃，制定了一期、二期和三期的石油儲備建設規(guī)劃，但以近幾年不斷增長的原油進口量估算，現有的一、二、三期石油儲備項目總量與90 天的石油進口儲備量相比還有不小的缺口，預計在三期項目之后尚需建設地下儲庫四期項目。地下水封洞庫建設過程中必將面臨地下洞庫圍巖系統的滲流分析及穩(wěn)定性問題。
我單位直接參與完成黃島、煙臺萬華、湛江地下水封洞庫的建設工程，完成廣東惠州地下洞庫、安慶洞庫、福建漳州三期洞庫現場咨詢工作，完成與地下洞庫相關標準的制定、咨詢與部分參與工作。經過多年研究與積累，我單位已掌握地下水封洞庫圍巖系統穩(wěn)定性研究的核心技術，獲得了2015年中國巖石力學與工程學會科學技術獎一等獎（證書編號：2015YK（J）-1-05-R01），充分表明我單位在地下水封洞庫相關領域研究得到行業(yè)內的認可。

    我單位為地下水封洞庫建設相關企業(yè)提供從工程選址到施工全過程的技術服務。

    我單位研究成果在煙臺萬華洞庫（100萬m3）、黃島洞庫（320萬m3）、湛江洞庫（500萬m3）工程中得到了應用，取得了明顯的經濟效益。同時，在三部行業(yè)標準《地下水封石油洞庫預可研設計規(guī)范》、《地下水封石油洞庫初步設計規(guī)范》、《地下水封石油洞庫工程建設規(guī)范》中得到了采納應用。
目前我國石油儲備項目總量與90天石油進口儲備有不小的缺口，地下水封洞庫將有進一步建設，我單位所掌握的核心技術具有廣闊的市場。

    

    

    

2015年4月21日，中國巖石力學與工程學會在北京組織召開了由中國地質大學（武漢）、北京東方新星石化工程股份有限公司、黃島國家石油儲備基地有限責任公司、三峽大學、山東科技大學完成的“大型地下水封洞庫圍巖系統穩(wěn)定性研究及其示范應用”項目成果鑒定會。鑒定委員會專家聽取了項目成果的匯報，查閱了相關的資料。經質詢和討論，形成鑒定意見如下：
1.提交的鑒定材料完整、規(guī)范，符合鑒定要求。
2.項目圍繞水封洞庫工程的水封效果和圍巖穩(wěn)定性問題，從地下水封洞庫建庫地質適宜性評價、洞庫圍巖巖體結構模型及力學參數、圍巖滲透特性及穩(wěn)定性等方面進行了系統研究，取得了豐碩成果。主要創(chuàng)新點如下：
（1）以區(qū)域穩(wěn)定性理論為指導，首次建立了我國沿海地區(qū)水封洞庫工程地質適宜性的評價指標體系，為我國水封洞庫規(guī)劃選址提供了科學方法。
（2）基于地質構造演化以及結構面測繪、鉆孔攝像技術和井中充電法，提出了花崗巖類裂隙巖體結構的建模方法，為水封洞庫工程設計提供了依據。
（3）基于鉆孔巖芯、電視攝像和聲波測試，提出了巖體滲透系數“RMP估算模型”，揭示了結構面等效水力隙寬與法向應力間的變化規(guī)律。
（4）基于水幕孔的水壓力監(jiān)測和儲庫圍巖監(jiān)測，研究了圍巖系統的水壓力與應力、應變、塑性區(qū)分布特征及變化規(guī)律，揭示了動態(tài)循環(huán)地下水作用的洞室群圍巖變形破壞機理。
3.研究成果在煙臺萬華地下水封LPG洞庫、黃島地下水封石油儲備洞庫和湛江地下水封石油儲備洞庫工程獲得了成功應用，并為在編的三部相關行業(yè)標準采納，產生了顯著的社會和經濟效益，具有廣闊的推廣應用前景。
鑒定委員會一致認為：本項目研究成果總體達到國際先進水平，其中在圍巖系統結構模型及動態(tài)循環(huán)地下水作用下的圍巖穩(wěn)定性研究方面達到國際領先水平。一致同意通過鑒定。
建議：進一步加強地下水封洞庫的圍巖長期穩(wěn)定性監(jiān)測與分析。