【摘要】：針對(duì)平頂山鹽田鹽巖層數(shù)多、單層厚度薄、泥巖夾層多的特點(diǎn),建立等效復(fù)合單元代替互層狀鹽巖體,利用ABAQUS軟件對(duì)馬莊井田的地下溶腔進(jìn)行三維數(shù)值模擬研究,探討不同內(nèi)壓下,腔周塑性區(qū)圍巖的非線性流變性態(tài)以及溶腔體積縮減規(guī)律。結(jié)果表明:(1)等效復(fù)合單元在穩(wěn)態(tài)蠕變階段具有較好的數(shù)值穩(wěn)定性,泥巖能有效地限制黏塑性區(qū)范圍以及圍巖向洞內(nèi)位移的發(fā)展;(2)在圍壓(8 MPa)作用下,互層狀鹽巖單元體基本呈現(xiàn)線性小變形特征,溶腔體積收縮率與蠕變持續(xù)時(shí)間均呈現(xiàn)最低值,分別為3%與2.5 a,隨著內(nèi)壓增大(8~12 MPa),互層狀鹽巖單元體開(kāi)始呈現(xiàn)非線性蠕變,但經(jīng)過(guò)較短時(shí)間后(2.5 a)體積收縮率逐漸穩(wěn)定至一較小值,約為3.5%,隨著內(nèi)壓的迅速減小(≤4 MPa),腔周鹽巖逐漸呈現(xiàn)非線性大變形特征,表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)蠕變時(shí)間增長(zhǎng),蠕變速率增加,5 a后圍巖蠕變?nèi)栽诜�(wěn)定增加;(3)塑性區(qū)圍巖內(nèi)的黏滯系數(shù)隨時(shí)間普遍加大,體現(xiàn)了互層狀鹽巖在儲(chǔ)氣運(yùn)行過(guò)程中越來(lái)越穩(wěn)定的變形趨勢(shì),因此,實(shí)際運(yùn)行時(shí)儲(chǔ)氣壓力應(yīng)控制在合理范圍(4~12 MPa),尤其要減少在較小內(nèi)壓下的蓄氣運(yùn)行時(shí)間。
[Abstract]:In view of the large number of salt rock layers in Pingdingshan salt field, the single layer thickness is thin and the mudstone interlayer is many, the equivalent composite element is established to replace the interbedded salt rock. The three-dimensional numerical simulation of the underground cavity in the Ma Zhuang coalfield is studied by ABAQUS software. The nonlinear rheological behavior of surrounding rock in the surrounding plastic zone and the volume reduction of the cavity are discussed under different internal pressure. The results show that: (1) the equivalent composite element has good numerical stability in the steady state of creep, and the mudstone can effectively limit the scope of the viscoplastic zone and the development of the displacement of the surrounding rock to the cave. (2) under the confining pressure (8 MPa), the interbedded salt rock unit has the characteristics of the linear small deformation, the volume contraction rate of the cavity and the duration of the creep. The minimum values are 3% and 2.5 A, respectively. With the increase of internal pressure (8~12 MPa), the interbedded salt rock unit begins to show nonlinear creep, but after a short time (2.5 A), the volume contraction rate is gradually stable to a small value, about 3.5%. With the rapid decrease of the internal pressure (less than 4 MPa), the surrounding rock salt rock gradually presents nonlinear large deformation characteristics. The steady creep time increases, the creep rate increases, and the creep of the surrounding rock increases steadily after 5 a. (3) the viscosity coefficient in the surrounding rock of the plastic zone increases with time, reflecting the more stable deformation trend of the interbedded salt rock in the process of gas storage operation. Therefore, the gas storage pressure should be controlled in a reasonable range (4~12 MPa), especially in the actual operation. It is necessary to reduce the operating time of the storage under the smaller internal pressure.
【作者單位】： 鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院;河南省煤田地質(zhì)局資源環(huán)境調(diào)查中心;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41272339)
【分類號(hào)】：TE972.2

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本文編號(hào)：2166523