【摘 要】
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近几年多次出现“气荒”现象,局部地区在用气高峰阶段很难为各家各户及时的输送天然气,严重影响了生活质量。伴随着用气问题的出现,积极建设地下储气库成为解决问题的有效办法。地下储气库作为地下空间的一种结构形式,无法避免因蠕变而产生的结构变形,蠕变作为岩石力学中最重要的特性之一,其变化程度直接影响到地下工程结构的安全性和稳定性。本文以双坨子储气库为例,采用现场调查、室内试验、数值模拟三者结合的方法,对地下
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近几年多次出现“气荒”现象,局部地区在用气高峰阶段很难为各家各户及时的输送天然气,严重影响了生活质量。伴随着用气问题的出现,积极建设地下储气库成为解决问题的有效办法。地下储气库作为地下空间的一种结构形式,无法避免因蠕变而产生的结构变形,蠕变作为岩石力学中最重要的特性之一,其变化程度直接影响到地下工程结构的安全性和稳定性。本文以双坨子储气库为例,采用现场调查、室内试验、数值模拟三者结合的方法,对地下2061.86m～2063m范围内开采的岩石试样进行蠕变研究,对试验结果进行分析,并以室内的试验结果为基础,进行数值模拟,对储气库的长期稳定性进行分析,研究成果如下:（1）采用英国GDS岩石高压三轴试验系统,对岩石试样进行三轴压缩试验,基于应力应变关系曲线,确定岩石为脆性岩石,并由关系曲线确定了岩石的弹性模量、泊松比两项基本参数。（2）根据三轴压缩试验的应力应变结果,进行不同围压、分级加载轴压的蠕变试验。根据获取的基本设计资料,进行三种不同围压的蠕变试验,得到不同加载路径的蠕变试验结果。根据试验结果,分析了不同应力路径下的应变随时间变化曲线、蠕变等时曲线以及蠕变速率随时间的变化曲线,得到砂岩的蠕变过程的变形特性。（3）将蠕变模型分为经验模型和元件模型两大类予以介绍。详细介绍了元件模型的三种基本元件模型:弹性元件、塑性元件、黏性元件;以及由基本元件模型通过不同方式组合形成的五种组合原件模型:麦克斯韦模型（Maxwell）、开尔文模型（Kelvin）、宾汉姆模型（Bingham）、黏塑性模型、伯格斯模型（Burgers）。（4）根据蠕变试验分析得出蠕变过程的变形特征,结合五种组合元件的基本变化形式,确定研究的砂岩试样在蠕变过程中与Burgers模型的变形特征更为相符。以此,进行Burgers的一维蠕变方程和三维蠕变方程的推导;采用Origin内部软件进行编译对Burgers模型进行参数辨识,获取Burgers模型的各项参数。将试验曲线与拟合曲线对比,拟合效果较好,证实了研究对象的蠕变过程符合Burgers模型的变形特征。（5）采用FLAC 3D软件进行Burgers模型的算例分析,将模拟结果与试验结果进行比较分析,由Origin得到的参数结果较为合理,实验数据与模拟数据拟合度较高。（6）应用FLAC 3D软件对储气库长期稳定性进行数值模拟,分析了不同围压、不同时间下的顶部和底部位移的变化规律;通过Fish语言计算出不同围压下的体积损失情况,由位移和体积变化情况得到:围压对岩石变形可以起到抑制作用。
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