我单位自2009年开始作为我国地下水封洞库的直接参建单位（参加了黄岛、烟台万华、湛江等洞库建设），基于北京东方新星石化工程股份有限公司、北京市科学技术委员会重点资助项目以及烟台万华洞库工程建设委托的《洞库围岩塑性松动圈与洞库稳定性研究》（编号：2011056320）、《烟台万华聚氨酯股份有限公司地下洞库水文地质和围岩稳定性模拟及实验》（编号：2012056275）以及《地下水封石洞液化石油气储库成套技术研究》（编号：2014056131）科技创新项目，从工程选址到施工的全过程，针对大型地下水封洞库围岩系统稳定性进行了研究，研究起始于2009年4月，终止于2013年1月，于2015年4月通过中国岩石力学与工程学会鉴定，为国际领先水平。
本项目取得了如下创新性成果：
1.基于区域稳定性分区提出了建库地质适宜性评价指标体系，解决了我国东部沿海地带水封洞库选址问题；
2.基于地质构造演化以及结构面测绘、钻孔摄像技术和井中充电法研究，提出了花岗岩类裂隙岩体结构模型建模与表征方法；
3.提出了岩体渗透系数“RMP估算模型”，揭示了结构面等效水力隙宽与法向应力间的变化规律。为水幕系统设计提供了理论支撑；
4.针对洞室群长期动态循环地下水作用特点，首次揭示了洞室群的围岩水压力分布、变化规律及其主要影响因素。针对围岩渗透各向异性及洞库营运状况，研究了洞室群应力、应变、塑性区特点与变化，揭示了洞室围岩稳定性变化规律。基于离散介质力学的地下洞室围岩破坏空间分布及破坏模式，提出了建设中需及时采取有限注浆堵水措施控制围岩系统的稳定性。为水封洞库洞室群的结构、支护设计提供了理论基础。

    本项目围绕此科学问题重点研究“地下工程的岩体结构模型、渗透模型以及长期动态循环地下水与岩体相互作用的围岩稳定性”。本项目突破了长期动态循环地下水作用的洞室群稳定性评价技术瓶颈，解决了地下水封洞库的工程地质方面的关键技术问题，打破了地下水封洞库建设的国际壁垒。具体创新点如下：
1.提出我国建设水封洞库工程的地质适宜性评价体系。基于区域稳定性分区，首次提出了建设地下水封洞库工程的地质适宜性评价指标体系，解决了我国东部至东南沿海地带水封洞库选址问题。
2.洞库围岩系统的岩体结构模型建模方法。构建了可考虑指标权重的结构面自组织模糊聚类分组模型，并提出了结构面间距计算方法，编写了相应的软件。建立了岩体非贯通结构面三维网络的离散元表征方法。
3.基于钻孔岩芯、电视摄像和声波测试，提出了岩体渗透系数“RMP估算模型”，并提出了裂隙水力隙宽的求取方法。
4.基于花岗片麻岩体渗透各向异性，研究了洞室群围岩水压力分布规律与稳定性特征，揭示了动态循环地下水作用的洞室群围岩变形破坏机理。

    中国科学院武汉科技查新咨询检索中心针对“大型地下水封洞库围岩系统稳定性研究及其示范应用”这一项目进行国内外文献检索，共查询了国内15种数据库及工具书、国外26种相关数据库，查出相关文献26篇，其中委托方发表相关文献7篇、密切相关文献0篇、一般相关文献19篇。其主要查新点如下：
（1）以区域稳定性理论，开展了我国东南沿海地带的区域稳定性分区研究，提出了地下水封洞库场地的地质适宜性评价体系。
（2）考虑结构面的多项指标，构建了可考虑指标权重的结构面自组织模糊聚类分组模型，并提出了间距计算方法。
（3）基于随机模拟理论，以3DEC与FISH语言为平台，建立了岩体非贯通结构面的离散元表征方法。
（4）基于钻孔岩芯、电视摄像和声波测试，提出了岩体渗透系数“RMP估算模型”，并提出了裂隙水力隙宽的求取方法。
（5）考虑花岗片麻岩体渗透各向异性，研究了水幕系统影响下的围岩水压力分布规律与稳定性特征。
该中心出具的查新报告结论为：“经综合对比分析可知，除委托方阶段性研究成果报道外，该查新项目的查新点在国内外相关文献中尚未发现相同报道。
此外，开发的“三维数字洞库导航软件V1.0”已登记计算机软件著作权（登记号：2013SR121533）。以上说明本项目具有很高的技术创新性和独占性。

    本创新成果获得近期直接经济效益14300万元。应用建库地质适宜性评价指标和体系进行万华LPG、黄岛、湛江等地下水封洞库选址，减少钻探总进尺7500米，减少调查范围100平方公里，节省勘察成本870万元。应用结构面特性及工程地质成果，节约不可预见支护投入约2800万元。应用岩体渗透系数估算模型，减少压水试验90段次，水文钻孔2000米，节约水文勘察、水幕施工等工程费用2060万元。应用岩体三维离散网络模型和围岩稳定性研究成果，优化洞室布置、支护方案优化等，减少工程建设成本8600万元。

    “万华化学集团股份有限公司”和“黄岛国家石油储备基地有限责任公司”一致认为：研究成果直接应用于工程的勘察、设计和施工阶段，解决了地下水封洞库工程建设的围岩稳定性关键理论与技术问题，取得良好经济和工程效益，其建议在同类工程中推广应用。
“北京东方新星石化工程股份有限公司”认为：解决了地下水封洞库勘察中的选址、布置方位、布置深度等技术难题，取得了良好经济效益，起到了我国地下水封洞库工程示范性勘察的作用。
“中国国际工程咨询公司”认为：成果为《地下水封石油洞库预可研实际规范》、《地下水封石油洞库初步设计规范》和《地下水封石油洞库工程建设规范》三部行业标准提供了技术支撑和科学论证，并采纳应用于规范。
从以上可以看出，本研究成果对于同类工程将会产生持续性的经济和工程效益。

    1.国内外有地下水封洞库场地或其他洞库的地质适宜性的研究，但均未涉及基于区域稳定性理论的区域稳定性分区研究，未采用区域稳定性分区评价地下水封洞库选址的适宜性。
2.国内外有可考虑指标权重的结构面模糊聚类模型的研究，但其中未涉及模型的自组织特征及间距计算，或者采用其他模型（如ARIMA模型）计算结构面间距。
3.国内外有研究岩体结构面的离散元表征，但未考虑结构面的非贯通特征，或者未采用3DEC或FISH实现三维离散结构模型。
4.国内外有采用钻孔电视成像技术、岩体声波速度、钻孔提水试验等单一方法研究岩体渗透系数，但未采用钻孔岩芯、电视摄像和声波测试等手段考虑岩性差异、岩体完整性、裂隙宽度、裂隙充填特征等建立岩体渗透性估算模型。
5.国内外有研究水幕系统对水压力的影响规律，但未开展岩体渗透各向异性对水压力的影响研究。
可以看出，本研究取得的成果是先进的。

    09、系统级：产品实际通过任务运行的成功考验

    一方面，随着国民经济持续、高速发展，我国对油气资源的消费需求也快速提高。预计 2016 年石油需求将增长 43%，表观消费量达到 5.66 亿吨，原油净进口预计增长7.3%至3.57 亿吨，石油对外依存度上升到62%。预计到2020 年，石油消费总量将达到6亿吨左右。到2030 年，中国石油消耗的80%需要依靠进口。随着我国对国外油气资源依存度不断提高，有必要加大石油储备库建设，增加石油储备能力，应对国际石油危机，保障我国中长期石油供应及国民经济安全。2003 年我国开始启动国家石油储备建设规划，制定了一期、二期和三期的石油储备建设规划，但以近几年不断增长的原油进口量估算，现有的一、二、三期石油储备项目总量与90 天的石油进口储备量相比还有不小的缺口，预计在三期项目之后尚需建设地下储库四期项目。地下水封洞库建设过程中必将面临地下洞库围岩系统的渗流分析及稳定性问题。
我单位直接参与完成黄岛、烟台万华、湛江地下水封洞库的建设工程，完成广东惠州地下洞库、安庆洞库、福建漳州三期洞库现场咨询工作，完成与地下洞库相关标准的制定、咨询与部分参与工作。经过多年研究与积累，我单位已掌握地下水封洞库围岩系统稳定性研究的核心技术，获得了2015年中国岩石力学与工程学会科学技术奖一等奖（证书编号：2015YK（J）-1-05-R01），充分表明我单位在地下水封洞库相关领域研究得到行业内的认可。

    我单位为地下水封洞库建设相关企业提供从工程选址到施工全过程的技术服务。

    我单位研究成果在烟台万华洞库（100万m3）、黄岛洞库（320万m3）、湛江洞库（500万m3）工程中得到了应用，取得了明显的经济效益。同时，在三部行业标准《地下水封石油洞库预可研设计规范》、《地下水封石油洞库初步设计规范》、《地下水封石油洞库工程建设规范》中得到了采纳应用。
目前我国石油储备项目总量与90天石油进口储备有不小的缺口，地下水封洞库将有进一步建设，我单位所掌握的核心技术具有广阔的市场。

    

    

    

2015年4月21日，中国岩石力学与工程学会在北京组织召开了由中国地质大学（武汉）、北京东方新星石化工程股份有限公司、黄岛国家石油储备基地有限责任公司、三峡大学、山东科技大学完成的“大型地下水封洞库围岩系统稳定性研究及其示范应用”项目成果鉴定会。鉴定委员会专家听取了项目成果的汇报，查阅了相关的资料。经质询和讨论，形成鉴定意见如下：
1.提交的鉴定材料完整、规范，符合鉴定要求。
2.项目围绕水封洞库工程的水封效果和围岩稳定性问题，从地下水封洞库建库地质适宜性评价、洞库围岩岩体结构模型及力学参数、围岩渗透特性及稳定性等方面进行了系统研究，取得了丰硕成果。主要创新点如下：
（1）以区域稳定性理论为指导，首次建立了我国沿海地区水封洞库工程地质适宜性的评价指标体系，为我国水封洞库规划选址提供了科学方法。
（2）基于地质构造演化以及结构面测绘、钻孔摄像技术和井中充电法，提出了花岗岩类裂隙岩体结构的建模方法，为水封洞库工程设计提供了依据。
（3）基于钻孔岩芯、电视摄像和声波测试，提出了岩体渗透系数“RMP估算模型”，揭示了结构面等效水力隙宽与法向应力间的变化规律。
（4）基于水幕孔的水压力监测和储库围岩监测，研究了围岩系统的水压力与应力、应变、塑性区分布特征及变化规律，揭示了动态循环地下水作用的洞室群围岩变形破坏机理。
3.研究成果在烟台万华地下水封LPG洞库、黄岛地下水封石油储备洞库和湛江地下水封石油储备洞库工程获得了成功应用，并为在编的三部相关行业标准采纳，产生了显著的社会和经济效益，具有广阔的推广应用前景。
鉴定委员会一致认为：本项目研究成果总体达到国际先进水平，其中在围岩系统结构模型及动态循环地下水作用下的围岩稳定性研究方面达到国际领先水平。一致同意通过鉴定。
建议：进一步加强地下水封洞库的围岩长期稳定性监测与分析。