理论教育 层状盐岩溶腔储库顶部薄夹层滑移失稳影响因素分析

层状盐岩溶腔储库顶部薄夹层滑移失稳影响因素分析

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面针对式所包含的夹层滑移失稳的主要影响因素进行讨论,按图5-16的分析方法,同样可以计算出各个影响因素变化时夹层界面的极限最小内摩擦角,对比分析方案如表5-5所示。表5-5水平溶腔顶部薄夹层滑移失稳影响因素分析方案(续表)方案1~9对比计算了夹层位置S从1 m增加至40 m时,沿夹层层理各点的极限最小内摩擦角曲线,如图5-17所示。

层状盐岩溶腔储库顶部薄夹层滑移失稳影响因素分析

下面针对式(5-28)所包含的夹层滑移失稳的主要影响因素进行讨论,按图5-16的分析方法,同样可以计算出各个影响因素变化时夹层界面的极限最小内摩擦角,对比分析方案如表5-5所示。

表5-5 水平溶腔顶部薄夹层滑移失稳影响因素分析方案

(续表)

方案1~9对比计算了夹层位置S从1 m增加至40 m时,沿夹层层理各点的极限最小内摩擦角曲线,如图5-17所示。当S<20 m时,极限最小内摩擦角受S影响很大,其峰值随着S的增大而急剧减小,夹层界面滑移风险大幅降低;当S>20 m时,极限最小内摩擦角峰值减小且趋势变缓,且当S增加至40 m后,曲线已经相当平缓,S对夹层界面滑移失稳的影响已经很小。

图5-17 不同S情况下,夹层界面极限最小内摩擦角曲线

(www.daowen.com)

图5-18 不同溶腔半径情况下夹层界面内的极限最小内摩擦角曲线

方案10~13以及初始方案1给出了溶腔半径R介于20~60 m变化时,夹层界面各点的极限内摩擦角曲线,如图5-18所示。可以看出:极限最小内摩擦角受溶腔半径的影响也很大,其峰值随着溶腔半径R的增大也会大幅提高,即溶腔半径越大,夹层界面滑移风险越高;当R从20 m提高至60 m时,曲线峰值提高了1.2倍,同时峰值点沿夹层界面略微向外移动,这意味着滑移的范围也会同时扩大。

另外,方案10~13还给出了溶腔深度h介于1 000~1 500 m变化时,夹层界面各点的极限内摩擦角曲线,如图5-19所示。极限最小内摩擦角受溶腔深度的影响相对较小,首先其峰值点没有出现明显的偏移;其次,溶腔深度的增加并没有使得其峰值出现大的提高,当h从1 000 m增加至1 500 m时,极限最小内摩擦角的峰值仅从22°增加至25.3°,且增加趋势变缓,继续增加溶腔深度对夹层界面的滑移失稳的风险影响不大。

图5-19 不同溶腔埋深情况下夹层界面内的极限最小内摩擦角

图5-20 不同夹层倾角情况下夹层界面内的极限最小内摩擦角曲线

根据地质资料可知,盐岩中的夹层不一定完全保持水平,很多情况下都会有一个倾角,即与水平方向的夹角,例如江苏金坛盐岩矿床产状平缓,倾角介于5°~10°。显然夹层倾角不同,其界面应力分布也会不同,同时夹层界面滑移失稳的位置及范围也有很大改变,夹层倾角也是影响夹层界面破坏的不可忽略的因素之一。前面讨论的全部是水平走向夹层,下面分析夹层倾角对夹层破坏的影响。

方案20~22以及初始方案1给出了夹层倾角在0°~15°变化时,夹层界面各点的极限内摩擦角曲线,如图5-20所示。值得关注的是,当夹层倾角θ=0°时,由于计算模型的对称性,夹层界面d=0处极限最小内摩擦角为0°,即不可能产生滑移;当θ从0°增加至15°时,d=0处极限最小内摩擦角急剧升高,并且曲线峰值点也迅速逼近该点(d=0)。由此可知,夹层倾角越大,滑移失稳风险越大,且滑移范围趋近于溶腔正上方。

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