层状岩盐储气库围岩的近似弹性解析解

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经济和社会的可持续发展,离不开能源的可靠保障和供应。我国经济的快速发展使我国的能源短缺现象日益严重。天然气和石油的广泛和大量利用,使得加强石油和天然气的战略储备势在必行。岩盐以其良好的流变特性、低渗透率、低孔隙率以及损伤自我恢复的特性而被公认为可作为能源储存、高放射性核废料永久处置的最理想介质。利用盐岩硐室作为能源储备库在世界大多数国家得到了广泛的应用。我国的盐岩资源丰富,但是成层状分布,单层厚度薄,且盐岩层之间大多含有泥岩夹层。因此,我国要是在岩盐层中建设储备库,就必须考虑盐岩和夹层物质在外力作用下的相互作用和相互影响。  本文试图利用弹性力学中的空间轴对称理论和层状体系理论对层状盐岩在外力作用下的变形进行研究,最终得出层状盐岩的应力和位移的解析表达式。本文主要考虑了两种模型来求解层状岩盐的变形:自重和内压同时作用下的圆形硐室模型,采用叠加法求解应力和位移;厚壁圆筒模型,利用的是弹性力学中的拉甫位移函数法求解应力和位移。两种方法都推导出了空间轴对称情况下的应力和位移表达式,但都是近似解,在放松一些边界条件下才成立。在此基础上,根据层状体系的层间结合条件推导出了相邻层对应点的应力和位移表达式。最后利用FLAC3D软件对在含夹层盐岩中建立储气库模型进行了数值模拟,得出了层状盐岩水平位移和最大水平应力的分布情况。
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