盐岩油气储库与核废料处置库力学问题研究新进展PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 问题的提出 1

1.2 天然气、石油地下储库建设概况 2

1.3 盐穴地下油气储库研究和建设现状 3

1.4 对盐岩介质的建库工程特性的研究现状 4

1.5 亟待解决的问题 6

第2章 盐岩层中油气存储洞室设计的基本思路 8

2.1 概述 8

2.2 设计步骤 10

2.2.1 确定项目的工程条件 10

2.2.2 工程地质调查和岩石力学实验 11

2.2.3 应用岩石力学方法进行计算研究 11

2.2.4 洞室施工（水溶法成洞）及运营 11

2.3 洞室型盐岩层（穹体）中天然气存储场实例 11

第3章 盐岩的物理力学性质 15

3.1 盐岩的常规物理力学性质 15

3.1.1 盐岩的变形特性 15

3.1.2 盐岩的强度特性 16

3.1.3 温度对盐岩瞬时变形和强度特性的影响 25

3.2 盐岩的流变性质 27

3.2.1 单轴压缩蠕变试验结果 27

3.2.2 三轴蠕变试验结果 29

3.2.3 温度对盐岩流变特性的影响 32

3.3 盐岩的流变损伤特性 34

第4章 描述盐岩力学性质的模型 37

4.1 弹性模型 37

4.2 弹塑性模型 38

4.2.1 Tresca屈服准则 39

4.2.2 Von Mises屈服准则 39

4.2.3 Mohr-Coulomb屈服准则 39

4.2.4 Drucker-Prager屈服准则 39

4.2.5 线弹性-非线性塑性模型 40

4.3 流变模型 40

4.3.1 线性流变介质模型 40

4.3.2 经验流变模型 41

4.3.3 非线性流变介质模型 42

4.3.4 结构流变介质模型 43

4.4 流变损伤模型 46

4.4.1 损伤变量 46

4.4.2 损伤演化方程 48

4.4.3 几种流变损伤模型 49

第5章 盐岩的流变损伤模型及流变损伤特性研究 57

5.1 模型构成 57

5.2 模型初步验证 58

5.2.1 高应力水平 58

5.2.2 低应力水平 59

5.2.3 几个结论 61

5.3 参数研究 61

5.3.1 应力水平 61

5.3.2 参数r和B 62

5.3.3 参数n 63

5.4 盐岩流变损伤破坏特性的实验研究 64

5.4.1 引言 64

5.4.2 盐岩流变损伤破坏特性的研究现状 64

5.4.3 盐岩流变损伤破坏试验 65

5.4.4 试验结果——盐岩流变损伤破坏特性分析 67

5.5 小结 74

第6章 盐岩油气存储洞室长期存储能力的流变分析 76

6.1 概述 76

6.2 单一洞室长期变形特征 76

6.2.1 实例1：球形天然气存储盐岩洞室 76

6.2.2 实例2：圆柱形天然气存储盐岩洞室 87

6.3 洞室群的长期存储能力 93

6.3.1 两个洞室的数值模型及材料参数 94

6.3.2 计算过程 95

6.3.3 流变性围岩应力场水压力特征 95

6.3.4 洞室收敛与长期存储能力 97

6.3.5 洞室间距对长期存储能力的影响 98

6.3.6 不同数值模型结果的比较 100

6.4 小结 100

第7章 油气储库含夹层盐岩体塑-黏弹性差异变形及密闭性特征 102

7.1 概述 102

7.2 含泥岩夹层的盐岩试件的流变变形与损伤特征 102

7.3 含夹层盐岩储库洞室数值模型 103

7.4 盐岩及夹层的本构关系 104

7.5 计算结果 105

7.5.1 泥岩夹层与盐岩差异变形 105

7.5.2 围岩塑性区范围 107

7.5.3 围岩的扩容 108

7.6 考虑洞室内压 108

7.7 考虑泥岩的流变性 109

7.8 讨论与小结 110

第8章 含泥岩夹层盐岩储气库应力与位移解析研究 111

8.1 概述 111

8.1.1 理论解的意义 111

8.1.2 关于理论解的研究现状 112

8.1.3 存在问题 113

8.1.4 本章研究重点 113

8.2 弹性力学空间轴对称问题的基本理论 113

8.2.1 空间轴对称问题的基本方程 114

8.2.2 位移函数及其表示的应力、应变和位移的分量 116

8.3 含夹层盐岩油气储库空间轴对称问题的解析研究 118

8.3.1 边界条件与连续性条件 118

8.3.2 不考虑位移连续 120

8.3.3 考虑竖向位移连续 124

8.4 位移、应力分布规律 128

8.4.1 模型与材料参数 128

8.4.2 不考虑位移连续 129

8.4.3 考虑竖向位移连续 138

8.4.4 位移、应力分布规律小结 141

8.5 解析解与数值分析结果比较 141

8.5.1 不考虑内压 142

8.5.2 内压pi=6MPa 146

8.6 小结 151

第9章 盐穴储气库流变损伤耦合分析 153

9.1 概述 153

9.2 用户自定义本构模型（UDM）动态链接库程序编制 153

9.2.1 FLAC 3D软件中的UDM 153

9.2.2 UDM的编制及调用 154

9.3 UDM的验证 156

9.3.1 单轴压缩蠕变试验 156

9.3.2 三轴压缩蠕变试验 160

9.3.3 带中孔平面轴对称问题 163

9.4 含夹层盐穴储气库流变损伤耦合分析 166

9.4.1 引言 166

9.4.2 不考虑天然气内压 167

9.4.3 考虑洞室内压 177

9.5 小结 189

第10章 盐岩高放废物处置库围岩温度-应力耦合长期效应分析 191

10.1 概述 191

10.2 核废料处置的主要方法 191

10.2.1 核废料的分类及处置方法 191

10.2.2 国内外对核废料处置库围岩的选择 193

10.3 我国核废料处置工程现状 194

10.4 核废料处置库的多屏障系统 195

10.4.1 核废料中放射性核素的主要特性 195

10.4.2 核废料的地质处置 199

10.4.3 核废料处置库的地下实验室 203

10.4.4 核废料的放热过程 204

10.4.5 放射性核素的近场释放 205

10.5 核废料处置库的温度场和应力场理论分析 206

10.5.1 核废料处置库的温度场 206

10.5.2 岩体内部的热应力 213

10.5.3 考虑温度的力学本构模型 215

10.6 核废料处置库的温度-应力耦合数值分析 217

10.6.1 处置库的数值模型 217

10.6.2 处置库温度场的数值分析 223

10.6.3 处置库变形场的数值分析 233

10.6.4 处置库应力场的数值分析 243

10.7 高放核废料处置盐岩洞库的自封闭性研究 249

10.7.1 引言 249

10.7.2 数值模型 249

10.7.3 盐岩的强度和蠕变特性 250

10.7.4 围岩应力变化特征 251

10.7.5 洞库变形特性 253

10.7.6 温度-流变耦合分析的结果 253

10.8 小结 255

第11章 结论 258

参考文献 264