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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B62

5.3.3 参数n63

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=6MPa146

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UDM153

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