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SH／T 3211-2020 地下水封石洞油库水幕系统设计规范.pdf简介：

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《地下水封石洞油库水幕系统设计规范》（SH/T3211一2020），经工业和信息化部2020年12月9 日以第48号公告批准发布。 本规范在编制过程中，编制组在广泛征求意见的基础上，认真总结工程经验，通过实践经验总结和 研究，经反复讨论、修改，完成编制工作。 为便于广大设计、施工等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，《地下水封石 洞油库水幕系统设计规范》编制组按章、节、条顺序编制了本条文说明，对条文规定的目的、依据以及 执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与规范正文同等的法律效力，仅供使用 者作为理解和把握规范规定的参考。

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基本规定 · 20 水幕系统设计 ?22 水幕系统动态设计 25 涌水量预测要求， :25 水幕系统水力学试验要求· 27 水幕系统监测 28 水封有效性评价标准

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地下水封洞库水幕系统设计规范

3.10建设于地下岩体中的水封石洞，场地水文地质条件及其准确的设计参数是地下水封石洞工程建设 和运维的重要依据。本规范中专项水文地质勘察旨在满足地下水封石洞工程建设要求，具有明确的工程 针对性，不同于供水水文地质勘察、工程地质勘察和岩土工程勘察。 所谓“查明、分析、评价”需要采取合理的技术手段和方法，即水文地质测绘和调查、水文地质物探、 水文地质钻探、地下水动态监测、水文地质试验与测试、取样和室内试验、分析计算、数据处理等。 所谓场地水文地质条件是指建设场地及其周边地下水形成、分布和变化规律等。包括地下水的赋存形式 及其类型、补给、径流、排泄、水质和水量，以及随自然地理环境、地质条件改变和工程建设活动的影 响变化。 水文地质参数主要包括各岩土体综合渗透系数、地下水封洞库围岩渗透系数、各含水层地下水位及 其动态变化幅度，必要时尚应根据工程设计要求提供给水度、持水度、储水系数等。 3.13地下水封储油洞库目前主要是依据地下水的水压是否大于洞室内的油品压力或操作压力这一基 本准则来评价油库的水封有效性，是对水封效率的一种定性评价。事实上，单一以水头或水压作为水封 生准则，忽视通过水幕系统注入地下水后对洞室围岩的水封效率的评价，容易导致产生过多的洞室涌水 量和不必要的注浆工作量的加大。最新研究结果表明：保证储油洞库围岩地下水向洞库内流动的水力条 件时水头梯度大于0（围岩水头大于储存介质压力水头），而不是水压梯度大于0（围岩水压大于储存介 质压力），并在水位波动时，保证洞库上方的水盖层不被击穿。但为保守起见，目前的水封条件仍认为 是围岩水压大于储存介质压力。

4.1本条对地下水封洞库水幕系统的功能和作用作了表述。 1916年德国开发了盐穴储存原油和馏分油的方法。二战期间，美国在夏威夷首次采用了地下石油 诸存法。1939年瑞典人Jansson提出了直接在地下水位以下的不衬砌洞室内储存石油的想法。20世纪 40年代末，瑞典利用萤石矿坑建造了第一座地下不衬砌石油库，是第一次用地下洞库储存重燃油。我 国于70年代开始对地下油库建造技术进行研究和实践，1977年在山东黄岛建造了由3个等容量洞室组 成的总库容为15×10°m的地下储油库储备原油；在浙江象山建成了第一座容量为4000m²成品油地下 洞库。这两个洞库容量小，投资较高，因此一段时期以来地下油库在我国未得到大的发展。直到20世 纪未，21世纪初，由于我国大量进口LPG，该储存方式才在我国东南沿海地区开始重新得以应用。 地下水封洞库一般是在稳定的地下水位线以下一定的深度，通过人工在地下岩石中开挖出一定容积 的洞室，利用稳定地下水的水封作用储存洞室内的石油。由于其安全性好、长周期储存油品不易变质等 尤点，这种储油方式遂渐占据统治地位，在国外有很成功的经验。 然而，油气储存在地下岩洞中的必要条件是必须满足洞室的气密性要求，目的是防止油气从裂隙岩 本中发生泄（渗）漏，它是地下水封洞库实现安全生产和达到环保的最基本的要求。为达到气密性的要 求，采用常规的控制渗透系数方法，如围岩灌浆、设置衬砌等，显然成本较高。而水动力学密封法，即 采用水幕密封法来达到对围岩有限的密封，其成本明显较低。所谓水幕即是在洞室顶部或洞侧布置一些

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按某种方式排列的钻孔，并使钻孔能尽可能地贯穿整个洞室围岩的裂隙，再通过维持钻孔内与天然静压 相接近的水压，以保证洞室围岩处于含水状态，从而达到水力覆盖和补充的功能，实现对储油洞室的水 力密封，即利用自然补给水和人工水幕共同确保洞室的水封性。由于裂隙岩体的渗漏通道一一裂隙的产 状和分布规律具有极大的不确定性，同时自然状态下的裂隙网络并非相互贯通，还有大量的孤裂隙和死 裂隙存在，在洞室开挖后地下水渗流场发生了改变，个别被疏干后的裂隙不易靠自然补给得到恢复甚至 不能恢复，连通地面的孤裂隙将成为油气的渗漏通道，死裂隙将会导致油品外渗而不能回渗。因此要保 证整个工程洞室（群）的密封性，就必须使水幕系统的设置具有全面水力覆盖和水力补充的功能。而只 有在实现全面水力覆盖和水力补充功能的前提下，水幕系统可以很大程度上确保地下裂隙网络的相互连 通，在水幕压力的作用下，确保油和油气不外渗。同时也能起到阻断洞室之间、洞室与外界之间发生储 存介质运移的作用，从而实现洞室的全面水动力密封。 从目前的经验认识看，即便洞库周边的地下水位非常稳定，但施工期洞库及各种洞室的开挖，会导 致地下水边界条件发生重大改变，若取消水幕系统（有一些这样的观点）或水幕系统供水不足或不及时 （工程中可能存在这样的问题），洞库上方的岩体赋存的地下水会被显著疏干，地下水位显著降落，失 去的地下水将被空气填充。运行期通过水幕系统供水补给，或在没有水幕系统情况下仅仅依靠洞库四周 的天然地下水及大气降水向洞库上方围岩补给，对于渗透性很低的洞库围岩，需要很长时间才能恢复到 设计所需的地下水位，由此将显著增大油气泄漏的风险 4.2场地水文地质条件复杂程度取决于场地及其周边地形地貌、地层岩性结构、地质构造、地下水赋 存及其动态变化等诸多因素，应综合各种因素及其对地下水封石洞的影响进行分类，并作为采取针对性 水文地质勘察的工作依据。库区水文地质条件复杂程度分类可按附录A进行。 水文地质勘察作为岩土工程勘察的重要组成部分，与岩土工程勘察联系十分紧密。本条强调在库区 水文地质条件为中等复杂或复杂时，宜进行专项水文地质专项勘察。主要考虑水文地质勘察与岩土工程 勘察的侧重点有所不同，岩土工程勘察是查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件。 而专项水文地质勘察更能全面、系统、准确地查明场地的水文地质条件和水文地质参数。在库区水文地 质条件简单时，水文地质勘察可与岩土工程勘察合并进行，一方面是因为从技术角度看，两者对查明工 程区地形地貌、地层岩性、地质构造等基本地质条件的要求是一致的，所采用的勘察手段也大多相同； 另一方面从经济角度考虑，也应该互相结合以最大限度地减少重复工作量。 地下水封石洞油库岩土工程勘察报告应提供但不限于以下水文地质勘察资料。 a）水文地质调查资料应包括泉、水井、地表水等的调查； b）在查明场地地下水分布、埋藏和赋存条件的基础上确定地下水类型； 地下水与地表水的水力联系，地下水的补给、径流和排泄条件及其动态变化幅度与规律； 库址区地下水的水化学类型；地下水位、水压、水温、水化学成分的动态变化特征及地下水对 混凝土的腐蚀性； e 着重查明涌水量丰富的含水层、汇水构造、强透水带以及与地表溪流、沟谷相连通的断裂、破 碎带、岩脉、软弱夹层和节理裂隙密集带等，在此基础上提供地下裂隙岩体富水带分布图； f 库区地下各区各层岩体的结构面几何要素分布（结构面产状、迹线长度、间距、张开度）或岩 体裂隙率，以及裂隙岩体优势结构面（特别是软弱结构面）的类型和等级、发育程度、延伸程 度、闭合程度、风化程度、充填状况、充水状况及其裂隙岩体结构面间的组合关系； g 裂隙岩体导水性评价； h 分区分层提供各岩土层的孔隙度、渗透系数、给水度、释水系数、降水入渗系数等水文地质参 数，并评价其动态变化趋势；宜评价地应力对水文地质参数的影响；对岩体进行渗透结构类型 划分及渗透性分级划分； i）调查有无对地下水和地表水的污染源，确定其污染途径、范围、深度及危害程度：

j）根据场地水文地质条件的复杂程度进行水文地质单元分区，并提供相应的图表； k） 根据库区水文地质条件复杂程度评价库区场地的适宜性； 基于三维水文地质对库区渗流场进行模拟，并对最大涌水量、正常涌水量及地下水影响范 围做出评价，预测开挖洞室突然涌水的可能性； m 水文地质勘察部分的附件中，应包括水文地质试验成果汇总表、地下水动态监测成果汇总表、 水质分析成果汇总表、水文地质物探成果报告、水质分析报告； 水文地质勘察部分附图应包括裂隙岩体富水带分布图、裂隙岩体结构面组合形态分布图、裂隙 网络空间、综合水文地质图、水文地质剖面图、水文地质监测布置图。

观测等多种勘察技术进行综合勘察！

综合勘察技术是在单一勘察技术不能满足岩土工程勘察需要的情况下，逐渐发展起来的一项综合性 应用技术，它在现代岩土工程勘察过程中得到了广泛应用。一方面，随着对岩土工程勘察工作的质量要 求越来越高，传统的单一勘察技术已经不能满足工程需要，另一方面，越来越复杂的勘察场地对勘察技 术和勘察办法的创新提出了更高要求。因此，为了满足岩土工程勘察的需要，综合勘察技术得到迅速发 展。在岩土工程勘察过程中GB 10172-88标准下载，采用综合勘察技术能够对工程地质和水文地质条件进行更加全面详尽的勘 察分析，这是单一勘察技术所不能达到的效果，综合勘察技术成果能够更加真实、精细、准确地反映勘 察场地的实际情况。

4.4本条提出了水幕系统设计中重点要考虑的几个因