一种临海地下洞库防止海水入侵的方法与流程

1.本发明涉及地下工程技术领域，特别涉及一种临海地下洞库防止海水入侵的方法。


背景技术：

2.海水入侵是指在靠近海岸区域，由于地下洞室施工造成的自然淡水地下水位下降，导致海水与淡水的平衡被破坏，从而造成海水通过断层或节理密集带流向洞库，造成洞内大量渗水、涌水的现象，因此，在靠近海岸的区域进行地下洞室的设计和修筑时，必然要考虑海水入侵的问题。
3.为便于原油的运输和存储，通常会选择在临海区域建设地下石油库，并利用自然、丰富的地下淡水对地下石油库中存储的石油进行封存。在进行地下石油库的建设选址时，为了避免海水入侵，通常会选择具有较好地层条件，且距离海岸具有一定距离的位置，从而降低了海水入侵的风险。然而，受地形、环境、成本和交通等诸多因素的影响，并不是所有地下石油库的选址都符合上述选址要求。其中，部分地下石油库的选址因距离海岸较近，且存在断层破碎带等水流通道，存在较大的海水入侵风险，因此，如何准确、有效的判识海水入侵风险等级，并以此制定防护措施，成为该类地下石油库能否正常、安全运作的关键。


技术实现要素：

4.本发明的发明目的在于克服现有防止海水入侵的方法存在对海水入侵风险的判识准确度差、对海水入侵的防护效果差的缺陷，提出了一种临海地下洞库防止海水入侵的方法；该方法不仅通过针对性的调整海水入侵风险的判定方法和标准，并以此对海水入侵风险等级进行了初判和复判，还以判定的结果为基础对防治措施进行针对性的调整，从而在显著提高了对海水入侵风险进行判定的准确性的同时；又使防治措施更有针对性，更适合在临海地下洞库防止海水入侵工程中大规模应用和推广。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种临海地下洞库防止海水入侵的方法，包括以下步骤：（1）将库区的淡水水位、海水标高和地质信息数据与地下洞库的结构数据进行结合，建立库区的三维渗流场模型；利用三维渗流场模型分析地下水在洞库施工过程中的水位变化和渗流规律，得到洞室开挖后自然淡水的水位高度；根据自然淡水的水位高度，对海水入侵地下洞库风险进行初判；（2）根据初判的结果，在库区的地面外围临海侧的断层破碎带和/或裂隙密集带上设置监测孔，对监测孔进行水位和水质监测；根据监测结果，对海水入侵地下洞库的风险进行洞外复判；在地下洞库开挖后，从地下采用超前钻孔技术、地质雷达技术和瞬变电磁或红外探水技术获取临海侧的断层破碎带和/或裂隙密集带的真实地质情况和水文数据；根据真实地质情况和水文数据，对海水入侵地下洞库的风险进行洞内复判；
（3）根据洞内复判和洞外复判的结果，在修建地下洞库时选择对应的防治措施来防止海水入侵地下洞库。
6.本发明一种临海地下洞库防止海水入侵的方法，利用海水入侵风险与水文情况以及地质情况的关联关系，不仅通过针对性的调整海水入侵风险的判定方法和标准，并以此对海水入侵风险等级进行了初判和复判，对影响海水入侵风险的因素考虑更全面，从而显著的提高了对海水入侵风险进行判定的准确性；还以判定的结果为基础对防治措施进行针对性的调整，从而使防治措施更有针对性，能在保证有效防止海水入侵的前提下，避免了因防治措施采取不恰当而导致的过渡防治，即能节约防治的成本和资源，又能缩短施工周期，适合在临海地下洞库防止海水入侵工程中大规模应用和推广。
7.其中，步骤（1）中，所述库区的淡水水位、海水标高和地质信息数据可通过地质勘察得到；所述的库区是指用于建造地下洞库的区域。
8.其中，步骤（1）中，所述的地质信息至少包括地形、地貌、地层和破碎带信息；所述的地质信息是构建三维渗流场模型的必要因素，通过分析三维渗流场模型，能得到的更准确的分析和初判结果。
9.其中，步骤（1）中，所述的初判标准为：当自然淡水的水位高度低于海水标高，则初判海水入侵地下洞库的风险为高，当自然淡水的水位高度不低于海水标高，则初判海水入侵地下洞库风险为低；所述的初判标准能更准确、更快的对海水入侵风险进行初判，从而为后续的步骤做出指导，使防止海水入侵的方法更有效，更有针对性，防治成本更低。
10.其中，步骤（2）中，优选的，监测孔的设置方法为：当初判海水入侵地下洞库风险为低时，以间距15-25m的距离设置检测孔；当初判海水入侵地下洞库风险为高时，以间距5-10m的距离设置监测孔；优选的监测孔设置方法，能在保证判定准确度的基础上，节约工期和成本，更适合推广应用。
11.其中，步骤（2）中，优选的，监测孔深低于地下洞库的底面1-2m，孔径150-200mm；优选的监测孔参数，监测的结果更准确，监测效果更好，工期和成本更适合。
12.其中，步骤（2）中，所述洞外复判的标准为：当监测孔中的水位低于渗流分析预测得到的自然淡水的水位高度，和/或当监测孔中的水质腐蚀性判识为弱、中或强时，则洞外复判海水入侵地下洞库风险为高；反之则洞外复判海水入侵地下洞库风险为低；所述洞外复判的标准能更准确、更快的对洞外的海水入侵风险进行复判，从而为后续的防治措施做出指导，使防止海水入侵的方法更有效，更有针对性，防治成本更低。
13.其中，步骤（2）中，所述洞内复判的标准为：当超前钻孔无水或水质判识为无腐蚀性，则洞内复判海水入侵地下洞库风险为无；当超前钻孔单孔出水量≤10l/min、水质检查腐蚀性判识为微和岩体情况为较完整-完整，则洞内复判海水入侵地下洞库风险为低；当超前钻孔单孔出水量≥30l/min、水质检查腐蚀性判识为中或强和岩体情况为较破碎-破碎，则洞内复判海水入侵地下洞库风险为高；其它情况则洞内复判海水入侵地下洞库风险为中；所述洞内复判的标准能更准确、更快的对洞内的海水入侵风险进行复判，从而为后续的防治措施做出指导，使防止海水入侵的方法更有效，更有针对性，防治成本更低。
14.其中，所述水质腐蚀性判识标准参照《岩土工程勘察规范 gb50021-2001》（2009年版）中“腐蚀性评价”进行。
15.其中，所述岩体情况判识标准参照《岩土工程勘察规范 gb50021-2001》（2009年
版）中“岩石完整程度的定性分类”进行。
16.其中，步骤（3）中，洞内复判和洞外复判的结果与防治措施的对应关系为：其中，优选的，所述径向注浆和超前注浆的注浆材料选择水灰比为0.8-1∶1的普通水泥浆或超细水泥浆；注浆压力大于钻孔出水的水压2-3mpa；注浆前需要对地下洞库周边≥5m范围内的围岩进行堵水加固；优选的注浆条件，对海水入侵的防治效果更好。
17.其中，所述淡水隔断的设置方法为：在地下洞库的海水来向设置注水孔，并在注水孔中通入自然淡水，且保证自然淡水水头与海水水头压差大于淡水隔断所需最低水头；所述淡水隔断所需最低水头是利用三维渗流场模型分析地下水在洞库施工过程中的水位变化和渗流规律预测得到；通过淡水隔断的设置，能更好的防止海水入侵，针对性更强，防治成本也更低。
18.其中，优选的，所述注水孔与地下洞库边缘的最小距离不小于20m；注水孔直径为110-150mm，注水孔间距为10-20m；优选的注水孔参数，淡水隔断效果更好，更有针对性，防治成本更低。
19.其中，优选的，所述防治措施还包括采用早强防渗耐腐喷射混凝土、多重防腐锚杆和隔水混凝土结构中的一种或多种；优选额防治措施，对海水入侵的防治效果更好。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：1、本发明临海地下洞库防止海水入侵的方法，通过针对性的调整海水入侵风险的判定方法和标准，并以此对海水入侵风险等级进行了初判和复判，对影响海水入侵风险的因素考虑更全面，从而显著的提高了对海水入侵风险进行判定的准确性。
21.2、本发明临海地下洞库防止海水入侵的方法，以判定的结果为基础对防治措施进行针对性的调整，从而使防治措施更有针对性，能在保证有效防止海水入侵的前提下，避免了因防治措施采取不恰当而导致的过渡防治，即能节约防治的成本和资源，又能缩短施工周期3、本发明临海地下洞库防止海水入侵的方法中风险判定的准确性高，选用的防治措施针对性强、防治效果好，且方法简单、可操作性强，为地下洞库工程的安全施工和运营提供了技术保障，适合在临海地下洞库防止海水入侵工程中大规模应用和推广。
附图说明
22.图1是本发明临海地下洞库防止海水入侵的方法的流程示意图；图2是本发明三维渗流场模型示意图；图3是本发明监测孔设置示意图；图4是本发明注水孔设置示意图。
23.图中标记： 1-海水；2-海岸线；3-断层破碎带和/或裂隙密集带；4-监测孔；5-地下洞库；6-巷道；7-注水孔；8-淡水。
具体实施方式
24.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.实施例1项目名称：惠州石油洞库项目情况介绍：惠州国家地下储油库是国家原油战略储备第二期工程建设项目，建在广东省惠州市惠东县稔山镇谭爷背的山体下，占地面积约106.7公顷，洞库设计石油储备库容500万立方米。州地下水封油库项目主要包括两大部分：地下工程和地上辅助设施工程。地下工程主要包括施工巷道巷道、水幕系统、地下储油洞库和操作竖井等部分。
27.项目地质情况：库址区地层较为简单，基本为第四系全新系统（q）地层，其余皆为晚侏罗纪侵入岩，侵入岩（t3s）主要为二长花岗岩，其中洞库主要位于中风化和微风化层中，岩石坚硬，完整性较好。其间有小规模的石英岩脉、石英斑岩和辉绿岩岩脉穿插。
28.项目水文情况：地下水埋深0.5～49m，标高15.78～206.69m，地下水位明显受地形控制且较丰富而稳定。根据地勘报告，库区地下水位埋深稳定，库区具有覆盖整个库区的地下水，其地表松散层对其下覆的基岩裂隙水具有很好的补给作用。
29.地下洞库结构和情况：洞库分为5组共计10个储油洞室，每组2个主洞室通过施工支巷道连成一个罐体。主洞室洞顶标高为-30m，底板标高为-60m，设计长度约为930m，洞轴线走向为北偏东70
°
，单个洞容约50万m3。主洞室宽20m，高30m，断面形状为直墙圆拱形。
30.防止海水入侵的方法的具体步骤（流程图参见图1）：（1）根据库区的淡水水位、海水标高和地质信息数据与地下洞库的结构数据进行结合，建立库区的三维渗流场模型（参见图2）；利用三维渗流场模型分析地下水在洞库施工过程中的水位变化和渗流规律，得到洞室开挖后自然淡水的水位高度高于海平面10m以上，根据自然淡水的水位高度，对海水入侵地下洞库风险进行初判，初判结果为低侵入风险；（2）根据初判的结果，在库区的地面外围临海侧的断层破碎带和/或裂隙密集带上设置监测孔（间距25m；监测孔深低于地下洞库的底面1.5m，孔径180mm），对监测孔进行水位和水质监测；根据监测结果（水位高于海平面15m、水质无腐蚀性），对海水入侵地下洞库的风险进行洞外复判，洞外复判结果为低；在地下洞库开挖后，从地下采用超前钻孔技术、地质雷达技术和红外探水技术获取临海侧的断层破碎带和/或裂隙密集带的真实地质情况和水文数据；根据真实地质情况
和水文数据（孔单孔出水量15l/min、水质检查腐蚀性判识为无腐蚀性；岩体情况为完整-较完整），对海水入侵地下洞库的风险进行洞内复判，洞内复判结果为无海水侵入风险；（3）根据洞内复判（无海水侵入风险）和洞外复判的结果（低海水侵入风险），在地下洞库修建时，不考虑防海水入侵措施。