地下水封油库因其独特优点,成为石油储存的首选方式。地下水封洞库是地下储气、储油的主要方式,水封的关键是能否在洞室上方形成一个稳定的水盖层,水盖层的形成需要洞室上方的水幕孔具有较好的连通性。由于水封条件理论不够完善,往往通过设置人工水幕来提供水压,使洞室处于饱水状态。由此可见,水幕系统设置完成以后,能否达到预期效果,能否相互连通从而使洞室整体处于饱水状态是整个洞库能否安全储油的关键。本文依托国家自然科学基金项目(40902086、41572301)及国家能源局关于地下水封油库相关科研课题,以某国储地下水封油库建设工程为背景,分析库址区节理裂隙及地下水的分布规律,研究整个水幕系统的连通性判别标准并给出相应的改进措施。在此前提下,构建裂隙水幕孔注水扩散模型,研究水幕孔注水条件下,孔隙水压扩散方程,并以此为基础,应用到数值模型中,为水幕孔的设置方案提供更加合理的依据。本文主要研究内容及成果如下:(1)通过对库址区地表地质进行调查,进行地表裂隙、钻孔裂隙、洞壁裂隙进行调查统计,确定裂隙空间发育规律及变化规律,分析库区地下水的类型和分布特征。(2)通过现场进行的水幕系统试验(单孔、多孔联合)结果,结合瞬变电磁测量结果对水幕系统进行连通性试验判断。提出相应的判别标准,以及相应的改进措施。(3)研究裂隙岩块的渗流机理,建立水幕孔(单孔、多孔)注水扩散模型,分析隙宽、孔径、注水水压等各个参数的影响。(4)基于3DEC离散元软件,对上述模型进行验证,对水幕系统的设置参数(孔径、孔间距、方位角等)通过数值计算进行优化。(5)基于3DEC离散元软件,运用流固耦合理论研究将水幕孔等效成稳定水盖层的可行性以及有无水幕系统条件下洞室围岩应力场、渗流场、位移场的变化情况。