岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统 |
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| 申请号 | CN202211367560.1 | 申请日 | 2022-11-03 | 公开(公告)号 | CN117995048A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 中国石油管道局工程有限公司; 中国石油天然气集团有限公司; 中国石油天然气管道工程有限公司; | 发明人 | 沈茂丁; 韩桂武; 张冰; 李梦天; 郭书太; 崔少东; 高剑锋; 徐俊科; 陈雪见; 徐大宝; 李印; 梁久正; 孟建; 赵鑫; 李犇; 刘恒林; 刘宏宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种岩洞地下储库围岩应 力 渗流耦合场 水 封模拟实验平台系统包括反力密封台架单元、 应力 加载单元、注采油模拟控制单元、注水模拟控制单元和注浆模拟控制单元；所述反力密封台架单元由榀式反力前梁、榀式反力后梁、榀式反力 侧梁 、榀式反力顶梁、榀式反力底梁拼接形成自反力结构；所述仿形开挖 框架 内侧和外侧分别布置有亚克力玻璃板，所述亚克力玻璃板形成 可视化 窗口；榀式反力后梁设置有用于连通储油洞室的连通管，透明的所述连通管与仿形开挖框架外侧的亚克力玻璃板一体成型，部分所述连通管位于反力密封台架单元的外侧。本发明的一个技术效果在于，设计合理，能够对岩洞地下储库全生命周期水封过程及原理进行多场模拟。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统技术领域背景技术[0002] [0003] 模型试验作为一种工程研究的常用手段，具有针对性强、验证性好、试验现象鲜明、试验数据准确等优点。通过构建储库的应力渗流耦合场的水封相似模型，能够高度模拟 地下储库的水封储油原理，便于改变地质围岩特性、自然地下水位、水幕渗流孔压、注抽水 油压力、巷道洞室分布等关键参数条件来探究其对储库性能、稳定性的影响，对地下水封油 库研究能够起到重要推动作用。 [0004] 但是，目前相关用于模型试验的水封油库模拟系统的研究现 [0005] 状如下： [0006] 申请号为201711283165.4的中国专利提供了一种模拟地下水库水封储油原理的试验装置及方法，该装置通过透明岩石材料、水箱、储油洞室构建地下围岩环境模型，在模 型内部由上及下依次布置了水幕巷道、倾斜水幕孔，储油洞室周身设置连通的注抽油管、集 水槽及油泵水泵，对整个地下水封油库进行缩尺还原，实现了对水封储油过程的模拟。但该 试验装置采用外置水箱设计，难以对内部岩石材料及储油洞室模型进行真三轴梯度应力加 载，无法模拟现场储油洞室的水‑力耦合赋存环境，且储油洞室的数量及布置形式单一，没 有考虑在现场实际应用更为广泛的联通油库洞室群模型的构建模拟，试验模拟过程中的数 据参量难以有效地反演指导现场复杂情况下的水封油库建设。 [0007] 申请号为202021507478的中国专利提供了一种地下储库模拟测试设备，该装置包括由围岩、地下洞室、反力墙的组成的储库空间模型、与反力墙应力提供端贴合，施加荷载 的应力加载装置、与地下洞室连通的注采油装置、注水装置、数据采集装置，能够模拟地下 储库在应力场和渗流场耦合作用下的环境。但该装置仅通过布置于围岩远离地下洞室一侧 的注水口及注水装置来实现渗流场的施加，形式简单，无法对自然地下水位进行变量模拟， 没有布设类水幕装置，应力场与渗流场的耦合状态单一，且储油洞室与反力装置间没有对 水油密封性进行处理，内部模型的水油路径无法可视。 [0008] 申请号为201911322585.8的中国专利提供了一种地下水封油库实验用的模拟装置，该装置包括固定在外水箱内部底面的储油室，其上依次布置有利用浮力升高或降低的 升降机构和固定吊板，吊板的下表面设置有阻碍波纹产生的防波机构，升降机构上设置有 用来调节防波机构与油液液面接触的调节机构，适用于不同油品的地下水封存储试验。但 该模拟装置主要针对储油室壁油液高度位置进行调节处理，重点在于对油库水封过程及原 理的模拟，仅储油量、水幕压力、地下水位等可变参量，难以在围岩地质性态、洞室布置形 式、动态施工工序、水幕渗流条件、应力渗流耦合场状态等地下储库全生命周期中的复杂工 况条件中展开模拟，且模型装置均内置于水箱中，限制了监测设备的类型及布置形式，面临 着多物理量信息数据采集困难的问题。 [0009] 申请号为201510746904.3的中国专利提供了一种适用于三轴压力室的裂隙剪切‑渗流耦合试验系统及试验方法，该系统包括裂隙剪切装置、岩石常规三轴压缩装置、渗透压 力伺服装置、流量测量装置以及数据处理采集装置，裂隙试样贴合着上、下置裂隙剪切装置 由封水箍固定在压力活塞和底座之间，整体系统可完成裂隙岩石在不同应力加载条件下的 剪切‑渗流耦合试验。但该试验系统仅能支持在标准试件这种小尺度状态下的复杂荷载渗 流试验，探究地下水封油库、深地资源开发等涉及裂隙岩体应力‑渗流多场耦合问题，难以 开展孔裂隙注浆、储洞巷道掘进等大尺度多场耦合工况条件模拟，且限于压力室尺寸，难以 设置类水幕形式的渗流条件，改变岩体的初始渗流状态，适应性较差。 [0010] 综上，目前的用于模型试验的水封油库模拟系统设计不合理，不仅影响模型内部水油渗流路径的可视化观测，难以构建复杂可变的应力渗流多场耦合条件；而且难以实现 复杂自然地质及施工工况环境下地下储库全生命周期洞室围岩的应力渗流多场耦合水封 模拟。 发明内容[0012] 根据本发明的一个方面，提供了一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统，包括： [0013] 反力密封台架单元，所述反力密封台架单元由榀式反力前梁、榀式反力后梁、榀式反力侧梁、榀式反力顶梁、榀式反力底梁拼接形成自反力结构；其中，榀式反力前梁和榀式 反力后梁在开挖洞口处镂空，并根据储油巷道形态设置仿形开挖框架；所述仿形开挖框架 内侧和外侧分别布置有亚克力玻璃板，所述亚克力玻璃板形成可视化窗口；榀式反力后梁 设置有用于连通储油洞室的连通管，透明的所述连通管与仿形开挖框架外侧的亚克力玻璃 板一体成型，部分所述连通管位于反力密封台架单元的外侧； [0014] 应力加载单元，所述应力加载单元包括液压泵站、液压控制模块、液压油缸和油路管路；多个所述液压油缸分别嵌设于所述反力密封台架单元的内部，所述液压泵站设置有 多个液压泵，所述液压泵与对应的液压油缸之间通过油路管路连接，所述液压泵和液压油 缸分别与液压控制模块电连接； [0015] 注采油模拟控制单元，所述注采油模拟控制单元包括储油洞室，所述储油洞室固定于所述反力密封台架单元中，注采油模拟控制单元用于实现储油洞室中储油的吸入和排 出工作，模拟现实工况中储油洞室群的注采油工况； [0016] 注水模拟控制单元，所述注水模拟控制单元包括水幕巷道模拟加水模块以及自然地下水位模拟加水模块，所述水幕巷道模拟加水模块用于向储油洞室附近的水幕巷道中加 水，以使得通过水幕巷道向所述储油洞室的外侧模拟水幕注水渗流压力；所述自然地下水 位模拟加水模块设置于所述储油洞室的顶部，所述自然地下水位模拟加水模块包括纵横交 错的多条PVC水管，每条所述 PVC水管上设置有多个渗水孔，所述自然地下水位模拟加水模 块用以模拟通过所述渗水孔向所述储油洞室施加自然地下水位的渗水压力； [0017] 注浆模拟控制单元，所述注浆模拟控制单元用以通过泵送充填注浆的手段对透水性较强的水幕钻孔及预制的裂隙破碎带进行封堵，以改变储油洞室周围围岩的渗透性。 [0019] 可选地，所述液压泵站与液压控制模块共用安装在同一个控制柜中。 [0020] 可选地，岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统还包括加载板和导向框，所述反力密封台架单元的内侧设置有多个加载板，相邻的加载板之间连接有所 述导向框。 [0021] 可选地，所述注采油模拟控制单元包括储油洞室群模块、注采油模块及信息采集与控制模块，其中，所述注采油模块与所述储油洞室群模块连接，用于实现所述储油洞室群 的注油工作和采油工作，所述信息采集与控制模块与所述注采油模块电连接，用于实现对 注采油模块的控制。 [0022] 可选地，储油洞室群模块包括储油洞室、进油竖井、出油竖井和泵坑； [0023] 两个所述储油洞室的前侧端部分别设置所述进油竖井和所述出油竖井，所述泵坑设置于所述出油竖井对应的储油洞室的下方，所述泵坑通过软水管与抽水泵连接，以将水 油分离后渗入储油洞室内的积水抽出； [0024] 两个所述储油洞室的前侧端部通过连通管连通，所述连通管包括上连接巷道和下连接巷道；所述上连接巷道位于所述下连接巷道的上方。 [0025] 可选地，所述注采油模块包括油箱、油泵、两位三通阀和油路管路，所述油箱中设置有所述油泵，所述油泵通过第一管路和第二管路分别与所述进油竖井以及所述出油竖井 连接，所述两位三通阀设置于所述第一管路以及所述第二管路上设置，通过两位三通阀调 整油泵的输油路径以完成向储油洞室内的注采油过程。 [0026] 可选地，所述水幕巷道模拟加水模块包括水幕巷道、水幕巷道连接钻孔、高压注水连接管路、流量传感器、压力传感器、高压水泵、水箱和控制柜，两个水幕巷道采用预埋抽条 的方式纵向并列布置于储油洞室的斜上部，沿水幕巷道的纵深方向设置多排预埋细花管以 构成水幕巷道连通钻孔，通过水幕巷道连通钻孔形成覆盖并包围于储油洞室的环形水幕； 所述水幕巷道与高压注水连接管路接头相连，所述高压注水连接管路上依次设置流量传感 器及压力传感器并与高压水泵，所述高压水泵设置于所述水箱，所述流量传感器、压力传感 器、高压水泵分别与所述控制柜电连接。 [0028] 所述注浆管路的一端与注浆泵连接，另一端连接预埋细花管，所述注浆管路上设置有流量传感器、压力传感器以及开关阀门，流量传感器、压力传感器以及开关阀门分别与 数据感知与控制操作柜电连接。 [0029] 可选地，该岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统还包括隧洞开挖单元； [0030] 所述隧洞开挖单元包括仿形储油洞室自动开挖机构以及水幕巷道仿形预支撑模拟开挖机构；所述仿形储油洞室自动开挖机构用以实现任意洞形的仿型自动化控制开挖及 开挖过程数据参量的实时监测；所述水幕巷道仿形预支撑模拟开挖机构用于模拟水幕巷道 的开挖过程。 [0031] 本发明的一个技术效果在于： [0032] 在本申请实施例中，岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统包括反力密封台架单元、应力加载单元、注采油模拟控制单元、注水模拟控制单元和注浆模拟 控制单元，通过各个单元的配合，能够根据实际工况状态建立不同岩性条件地质体性态模 型，并逐步对自然地下水位调控、应力‑渗流多场耦合加载、注采油库水封、围岩裂隙注浆等 地下储库全生命周期运行状态进行物理模拟，直接获取常规实验设备无法获取的洞库围岩 变形、应力、涌水量和渗透压力等各种实验参数。 附图说明 [0033] 图1为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的结构示意图； [0034] 图2为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的反力密封台架单元的结构示意图； [0035] 图3为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的反力密封台架单元的平面示意图； [0036] 图4为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的反力密封台架单元、水幕巷道、储油洞室的连接关系示意图； [0037] 图5为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的亚克力玻璃板和环形密封垫圈的结构示意图； [0038] 图6为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的注采油模拟控制单元的结构示意图； [0039] 图7为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的注水模拟控制单元的结构示意图； [0040] 图8为本发明一实施例的一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统的注浆模拟控制单元的连接关系示意图。 [0041] 图中：1、反力密封台架单元；11、榀式反力前梁；12、榀式反力后梁；13、榀式反力侧梁；14、榀式反力顶梁；15、榀式反力底梁；16、亚克力玻璃板；17、仿形开挖框架；18、顶梁角 板； 19、加载板；110、导向框；111、环形密封垫圈；2、应力加载单元；21、液压油缸；3、注采油模拟控制单元；31、储油洞室；32、进油竖井；33、出油竖井；34、连通管；35、泵坑；36、油箱； 37、油泵；38、两位三通阀；39、油路管路；4、注水模拟控制单元；41、水幕巷道；42、高压注水 连接管路；43、流量传感器； 44、压力传感器；45、高压水泵；46、控制柜；5、注浆模拟控制单 元；51、预埋细花管；6、隧洞开挖单元。 具体实施方式[0042] 现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本 申请的范围。 [0043] 下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考 附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本 申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本申请保护的范围。 [0044] 本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或 两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符 “/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。 [0045] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。 [0046] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 申请中的具体含义。 [0047] 参见图1至图8所示，本申请实施例提供一种岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统，包括： [0048] 反力密封台架单元1，所述反力密封台架单元1由榀式反力前梁11、榀式反力后梁12、榀式反力侧梁13、榀式反力顶梁14、榀式反力底梁15拼接形成自反力结构；其中，榀式反 力前梁11 和榀式反力后梁12在开挖洞口处镂空，并根据储油巷道形态设置仿形开挖框架 17；所述仿形开挖框架17内侧和外侧分别布置有亚克力玻璃板16，所述亚克力玻璃板16形 成可视化窗口；榀式反力后梁12设置有用于连通储油洞室31的连通管34，透明的所述连通 管34与仿形开挖框架17外侧的亚克力玻璃板16一体成型，部分所述连通管34位于反力密封 台架单元1的外侧。例如，榀式反力顶梁14设置有顶梁角板18，以保证榀式反力顶梁14的稳 定性，进一步提高反力密封台架单元整体结构的稳定性。 [0049] 在一个具体的实施方式中，反力密封台架单元采用榀式拼接的模块化设计形式，形成组合式自反力结构，以五榀独立反力框架为主，配合榀式反力前梁11和榀式反力后梁 12构成整体结构。 [0050] 需要说明的是，反力密封台架单元可根据试验需要进行宽度、厚度扩展，按需求增加或减少单榀反力梁，开展多尺度的物理模型试验。各榀框架模块及前后梁之间均通过高 强螺栓连接，相邻的榀梁之间采用预制长直楔形口打胶的方式，提高了整体反力密封台架 单元的密封性能。 [0051] 示例性地，榀式反力后梁12的仿形开挖框架17的外侧亚克力玻璃板与储油巷道的连通管进行一体化可视亚克力玻璃设计，形成外置于反力密封台架单元的油洞连通道，能 够直观可视油洞液面的高度，并避免了连通管内置带来的不稳定因素；亚克力玻璃板16与 仿形开挖框架间贴合有环形密封垫圈，三者通过螺丝组合固定，在保证试验模型可视化的 情况下实现开挖洞口水密封。 [0052] 应力加载单元2，所述应力加载单元2包括液压泵站、液压控制模块、液压油缸21和油路管路；多个所述液压油缸21分别嵌设于所述反力密封台架单元1的内部，所述液压泵站 设置有多个液压泵，所述液压泵与对应的液压油缸21之间通过油路管路连接，所述液压泵 和液压油缸21分别与液压控制模块电连接。 [0053] 实例中，应力加载单元的液压油缸内嵌式均布于榀式反力顶梁、榀式反力后梁及榀式反力侧梁上，液压油缸的活塞杆依次与前法兰、组合式密封垫、反力密封台架单元以及 加载板连接，配合布置于反力密封台架单元内部空间周身的导向框实现模型四面加载，适 应不同地质边界条件的实验要求，满足三条水封洞库平面应变条件下不同试验功能需要。 液压泵站设置有多个液压泵作为动力源，配合伺服阀能够对油压及流量进行高精度变频调 节。全自动液压控制系统与液压泵站合并安装在同一个系统柜中，能够控制液压泵与伺服 阀运行，并监控各个元件的运转状态。 [0054] 注采油模拟控制单元3，所述注采油模拟控制单元3包括储油洞室31，所述储油洞室31固定于所述反力密封台架单元1中，注采油模拟控制单元3用于实现储油洞室31中储油 的吸入和排出工作，模拟现实工况中储油洞室群的注采油工况。 [0055] 注水模拟控制单元4，所述注水模拟控制单元4包括水幕巷道模拟加水模块以及自然地下水位模拟加水模块，所述水幕巷道模拟加水模块用于向储油洞室31附近的水幕巷道 41中加水，以使得通过水幕巷道41向所述储油洞室31的外侧模拟水幕注水渗流压力；所述 自然地下水位模拟加水模块设置于所述储油洞室31 的顶部，所述自然地下水位模拟加水 模块包括纵横交错的多条 PVC水管，每条所述PVC水管上设置有多个渗水孔，所述自然地下 水位模拟加水模块用以模拟通过所述渗水孔向所述储油洞室31 施加自然地下水位的渗水 压力。 [0057] 需要说明的是，注水模拟控制单元中水幕巷道采用预埋仿形预支撑装置抽条的形式开挖布置于储油洞室斜上部，并沿巷道纵深方向环向布置多排预埋细花管，从而构成水 幕巷道连通钻孔，形成了覆盖包围于储油洞室群周身的长直环形水幕。 [0058] 注水模拟控制单元中自然地下水位模拟加水单元以设于模型顶部呈横纵多路连通布置的组合式PVC水管作为主体，水管靠近模型体的底部及左右侧面均布预制了渗水通 孔，形成了片网状的渗流水径，能够有效模拟自然地下水位的均匀渗水过程，高度还原岩洞 储库的地质赋存环境。 [0060] 注浆模拟控制单元5，所述注浆模拟控制单元5用以通过泵送充填注浆的手段对透水性较强的水幕钻孔及预制的裂隙破碎带进行封堵，以改变储油洞室31周围围岩的渗透 性。注浆模拟控制单元能够针对地下水封油库模型试验中的围岩裂隙渗流条件可变的问 题，对围岩模型和构成水幕巷道连通钻孔的预埋细花管进行了处理；其中预埋细花管作为 水幕连接钻孔，其周身切削制作了多个不同透水性渗水通孔，竖向的预埋细花管周围充填 了大尺寸砾石作为预制裂隙破碎带，通过泵送充填注浆的手段对透水性较强的水幕钻孔及 预制的裂隙破碎带进行封堵，可以改变油洞周围围岩的渗透性，对不同围岩状态及不同渗 流条件的水封油洞模型进行验证和稳定性评价。 [0061] 因此，该岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统能够根据实际工况状态建立不同岩性条件地质体性态模型，并逐步对自然地下水位调控、应力‑渗流多场 耦合加载、储库洞室开挖、注采油库水封、围岩裂隙注浆等地下储库全生命周期运行状态进 行物理模拟，直接获取常规实验设备无法获取的洞库围岩变形、应力、涌水量和渗透压力等 各种实验参数，形成体系化的地下储库模拟试验研究平台。 [0062] 在本申请实施例中，该岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统具有以下优点： [0063] 第一，该水封模拟实验平台系统针对储油洞室模型的密封可视问题进行了优化处理，在开挖口内外侧的亚克力玻璃板与仿形开挖框架之间设置有与仿形开挖框架的边框形 状相同的环形密封垫圈，上部的水幕巷道41开挖口内侧进行了环形密封凹槽设计，后部开 挖窗口与储油洞室31连通管34设置成一体化可视亚克力玻璃形式，能够在保证前后部模型 可视的情况下，实现模型边界面的水密封性，避免注入的水油在框架与模型的接缝间渗漏 流动对水油路径可视及模型装置整体稳定性带来的影响。 [0064] 第二，该水封模拟实验平台系统针对现场地下储油洞室31的水压渗流环境，设置有水幕巷道模拟加水模块、自然地下水位模拟加水模块及注浆模拟控制单元，能够在不影 响真三轴应力施加的情况下，改变储油洞室围岩的透水性及自然地下水位、水幕巷道渗流 条件，实现复杂可变的应力渗流多场耦合状态模拟，且还原程度高，模拟真实性好。 [0065] 第三，该水封模拟实验平台系统后部的仿形开挖框架的外侧的储油洞室仿形盖板与储油巷道的连通管进行一体化可视亚克力玻璃设计，形成外置于储油洞室的油洞连通 管，并于其上设置了开关阀门及进出油口配合储油洞室顶部的进油竖井和出油竖井，实现 关联洞室群储油油量的协调控制，整体设计有效降低了联通储油洞室的开挖难度，在保证 模型装置的整体强度、刚度、水油密封性及稳定性的同时，具备极好的可视化效果。 [0066] 第四，该水封模拟实验平台系统针对地下水封油库全生命周期(多形式储油联通洞室群开挖、洞室围岩真三轴梯度应力加载、注采油量阶段性控制、自然地下水位及人工水 幕水力施加、洞室围岩裂隙注浆)的运行实况模拟自成体系，不只局限于油库水封这一过程 及原理的物理模拟，具备复杂工况条件下的洞室布置形式、动态施工工序、自然地下水位及 水幕渗流条件、应力渗流耦合场状态等多种关键可变参量，功能强大，整体适用性好。 [0067] 可选地，沿仿形开挖框架17的环向布设了多道间肋，亚克力玻璃板16与仿形开挖框架17之间通过环形密封垫圈111密封连接。这较好地保证了沿仿形开挖框架17的稳定性， 极大地提升了反力密封台架单元结构强度和刚度，有利于保证水封模拟实验平台系统的稳 定性。 [0068] 可选地，所述液压泵站与液压控制模块共用安装在同一个控制柜中。这有助于简化应力加载单元2的结构，能够控制液压泵与伺服阀运行，并监控各个元件的运转状态，保 证应力加载单元2 工作的稳定性。 [0069] 可选地，岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统还包括加载板19和导向框110，所述反力密封台架单元1 的内侧设置有多个加载板19，相邻的加载板19之 间连接有所述导向框110。通过加载板19和导向框110能够较好地保证反力密封台架单元1 的稳定性。 [0070] 可选地，所述注采油模拟控制单元3包括储油洞室群模块、注采油模块及信息采集与控制模块，其中，所述注采油模块与所述储油洞室群模块连接，用于实现所述储油洞室群 的注油工作和采油工作，所述信息采集与控制模块与所述注采油模块电连接，用于实现对 注采油模块的控制。这使得注采油模拟控制单元3能够较好地实现储油洞室31中储油的吸 入和排出工作，准确模拟现实工况中储油洞室群的注采油工况。 [0071] 可选地，储油洞室群模块包括储油洞室31、进油竖井32、出油竖井33和泵坑35； [0072] 两个所述储油洞室31的前侧端部分别设置所述进油竖井32 和所述出油竖井33，所述泵坑35设置于所述出油竖井33对应的储油洞室31的下方，所述泵坑35通过软水管与抽 水泵连接，以将水油分离后渗入储油洞室31内的积水抽出，调整水油比例及油液高度； [0073] 两个所述储油洞室31的前侧端部通过连通管34连通，并进行密封处理；所述连通管34包括上连接巷道和下连接巷道；所述上连接巷道位于所述下连接巷道的上方。 [0075] 在上述实施方式中，能够较好地模拟模拟现实工况中储油洞室群的注采油工况，而且整个注采油工况可视化，便于工作人员的观察。 [0076] 进一步地，信息采集及控制模块包括流量传感器、压力传感器、油液位高度探针、数据感知与控制系统柜等，其中，流量传感器与压力传感器布设于油路管道路径上，油液位 高度探针设置于竖井伸缩内筒端部，通过探针固定板及螺丝与套筒连接，能够实时监测油 压大小及油液位置，方便注油流量与油压控制，数据感知与控制系统柜集成了注采油模块、 流量传感器、压力传感器以及油液位高度探针的控制元件和线路，能够控制各元件的正常 运行及信息数据采集可视分析。 [0077] 可选地，所述注采油模块包括油箱36、油泵37、两位三通阀38和油路管路39，所述油箱36中设置有所述油泵37，所述油泵37通过第一管路和第二管路分别与所述进油竖井32 以及所述出油竖井33连接，所述两位三通阀38设置于所述第一管路以及所述第二管路上设 置，通过两位三通阀38调整油泵37的输油路径以完成向储油洞室31内的注采油过程。注采 油模块能够较好地实现储油洞室31的注采油过程，结构简单，有利于操作。 [0078] 可选地，所述水幕巷道模拟加水模块包括水幕巷道41、水幕巷道41连接钻孔、高压注水连接管路42、流量传感器43、压力传感器44、高压水泵45、水箱和控制柜46，两个水幕巷 道41采用预埋抽条的方式纵向并列布置于储油洞室31的斜上部，沿水幕巷道41的纵深方向 设置多排预埋细花管51以构成水幕巷道41连通钻孔，通过水幕巷道41连通钻孔形成覆盖并 包围于储油洞室31 的环形水幕；所述水幕巷道41与高压注水连接管路42接头相连，所述高 压注水连接管路42上依次设置流量传感器43及压力传感器44并与高压水泵45，所述高压水 泵45设置于所述水箱，所述流量传感器43、压力传感器44、高压水泵45分别与所述控制柜 46电连接。这使得水幕巷道模拟加水模块的结构非常合理，有利于通过水幕巷道实现储油 洞室的模拟水幕注水渗流压力。 [0079] 进一步地，自然地下水位模拟加水模块主要以设于模型顶部呈横纵多路连通布置的组合式PVC水管作为主体，水管靠近模型体的底部及左右侧面均布预制了渗水通孔，在距 离模型较远的框架对角设置了入水口，与外置注水软管相连，并依次连接阀块、流量传感器 及压力传感器、高压水泵、控制柜和水箱，形成自然地下水位的注水控制线路，能够对自然 地下水位的均匀渗水过程进行有效模拟，高度还原岩洞储库的地质赋存环境，可根据试验 要求，模拟补水或不补水的情况，可根据流量传感器控制水量大小，实现水压、水量精确补 充调整。 [0080] 可选地，所述注浆模拟控制单元5包括注浆泵、注浆管路、预埋细花管51、流量传感器、压力传感器、开关阀门和数据感知与控制操作柜； [0081] 所述注浆管路的一端与注浆泵连接，另一端连接预埋细花管 51，所述注浆管路上设置有流量传感器、压力传感器以及开关阀门，流量传感器、压力传感器以及开关阀门分别 与数据感知与控制操作柜电连接。 [0082] 在上述实施方式中，注浆模拟控制单元主要针对地下水封油库模型试验中的围岩裂隙渗流条件可变的问题，其能够对不同围岩状态及不同渗流条件的水封油洞模型进行验 证和稳定性评价。 [0083] 注浆模拟控制单元的注浆管路经由外部框架的预制孔洞直接与裂隙破碎带及水幕连接钻孔的大尺寸通孔相连，框架外部管路依次与流量传感器、压力传感器、开关阀门、 双液注浆泵及数据感知与控制操作柜相连，形成整体的注浆模拟控制系统，实现水封油库 模型试验中裂隙注浆过程。上述的注浆模拟控制单元5的结构设计合理，能够较好地实现水 幕巷道周围的裂隙破碎带的注浆过程。 [0084] 可选地，该岩洞地下储库围岩应力渗流耦合场水封模拟实验平台系统还包括隧洞开挖单元6； [0085] 所述隧洞开挖单元6包括仿形储油洞室自动开挖机构以及水幕巷道仿形预支撑模拟开挖机构；所述仿形储油洞室自动开挖机构用以实现任意洞形的仿型自动化控制开挖及 开挖过程数据参量的实时监测；所述水幕巷道仿形预支撑模拟开挖机构用于模拟水幕巷道 的开挖过程。 [0086] 在上述实施方式中，隧洞开挖单元6适用于多种洞室群类型的物理模型试验。其中仿形储油洞室自动开挖机构由可升降机构、外部框架、掘进刀盘、传送带、传送电机、下料 口、旋转机构、旋转电机、前进机构、步进电机等器件组成，配备了多种不同形状的隧洞仿形 框，并设置了隧洞开挖智能操作柜进行综合控制，整体机构放置于拟开挖储油洞室的正前 方，能够实现任意洞形的仿型自动化控制开挖及开挖过程数据参量的实时监测。 [0087] 水幕巷道仿形预支撑模拟开挖机构主要由上下仿形承压板、楔形块、高度调整螺杆及正反螺纹组成，多个整体装置沿开挖走向前后顺连布置并进行预埋处理，形成模拟的 长直水幕通道，转动高度调整螺杆两端的正反螺纹，可以使楔形块沿斜面升降，做相向或相 离运动，进而控制整个装置的高度，试验时可沿开挖方向将装置依次进行调节抽条，以模拟 整个水幕巷道开挖的全过程。 [0088] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精 神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。 |
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