关于地下岩盐溶腔利用的特性研究.pdfVIP

维普资讯 第29卷第 1期 西南民族学院学报 ·自然科学版 JournalofSouthwe~UniversityforNationalities’NaturalScienceEdition 文章编号：1003-2843(2003)01-0065-04 关于地下岩盐溶腔利用的特性研究 赵顺柳 ，杨骏六 (四川大学土木工程及应用力学系，成都 610065) 摘 要：岩盐的蠕变、卤水的热膨胀以及 卤水的渗漏是影响地下岩盐溶腔长期演变过程的三个主要 因素．综述 了国外 在这三个方面的研究现状 ，以及国外学者所得到的一些结论．由于我国对岩盐溶解机理 、岩盐溶腔的利用以及岩盐溶 腔长期演变特性的研究相对薄弱，提出了在地下岩盐溶腔利用的过程中的一些建议． 关键词：岩盐溶腔利用；岩盐蠕变；热膨胀；卤水渗漏；综述 中图分类号：P642，253 文献标识~i-q：A 利用水溶采矿技术，在地下岩盐层中能够建造结构稳定、容量较大的地下储库．它可以用于储存固体、液体 和气体的产品，以及化学和核工业的有害废弃物．由于人们对环境问题的日益关心，考虑到地下溶腔用于存储无 害的、工业的或者甚至低放射性核废料的潜力，对地下深处溶腔非常长时间跨度内的特性的研究力度 已经大大增 加了．很多研究者 已经加入了这一讨论，包括Langeretal，(1984)，Wallner(1986)，Caubergeta1．(1986)，B6rest(1990)， Cosenza~Ghoreychi(1993)，Ehgartner和Linn(1994)，Youeta1．(1994)，Fokker(1995)，Rolfseta1．(1996)，Tomasko etal，(1997)，B~rest和Brouard(1996，1997)，Wallner~lPaar(1997)，以及Pfeifleeta1．(1998)．岩盐水溶采矿协会(SMRI) 已经把这个 问题定位为它的研究计划的重点． 1 引言 早在第二次世界大战期间，加拿大就首先在盐腔 中开始 了液态和气态物质的存储 ．此后，在二十世纪五十 年代，液态石油气及其它轻烃产品在盐腔 中的存储在北美及其它几个欧洲国家迅速地发展起来 ． “苏伊士危机” 期间，英国率先开始了原油的存储．十年后天然气的存储也开始在美国和加拿大出现．在过去的大约三十年里， 众多溶腔专门为储存碳氢化合物 以及相关产品而设计，并且成功地被用作大批量高挥发性物质的存储地．而岩 盐溶腔用于废弃物的存储则是一个 自发的过程，开始是那些以卤水作为原料的工厂为了方便把附近的盐腔作为 副产品的丢弃场所．现在，利用盐腔作为有害化学废弃物和核废料的处置场所的潜力受到了全世界的关注．尤 其是后者，美国、德国、俄罗斯等等国家都非常重视．比如，美国已将位于新墨西哥州的放射性废物隔离实验 场(WIPP)作为一个核废料处置试验场 ；德 国分别在沃尔 比劳特尔的Assc废弃盐矿井及距汉堡东南约115km的 Gorleben废弃盐矿井中设立了处置试验场．而且，在美国Tatum盐丘1961年发生的相当于5干D~TNT的核设备的 爆炸 以及后来进行的爆炸试验之后，迄今为止，在盐丘没有探测到放射性物质的渗漏 ．这说明如果岩盐层足够 厚，岩盐溶腔具有非凡的防护能力． 地下储存的类型和方法很多，并不仅仅局限于岩盐矿床 ，它还包括硬岩、废弃的矿 山、含水层、石油和天 然气储层等等．而岩盐溶腔则是 目前最主要的地下储库类型，它具有以下一些特点：岩盐具有极小的渗透性， 即使 由于突然的强烈事件，比如由于地震或断裂产生深达400m的裂缝，也会 由于盐的压力和弹性作用使裂缝重 新合拢；可以根据稳定性的要求，建造预先设计的溶腔形状；岩盐具有极高的耐压性 以及不与其它物质发生化 学反应性质．这些特点是利用其它介质建造地下储库所无法 比拟的． 目前，西方主要工业发达国家在岩盐矿床中建造的地下储库越来越多，对岩盐溶腔的建造、利用以及岩盐 性质的研究也在深入．之所 以如此，原因是多方面的．七十年代出现的中东石油禁运一度引起了能源危机，促 使西方国家认识到石油战略储备的重要性，加速了建造地下盐腔用于储存危机时期使用石油的步伐；即使在和 平时期，地下盐腔中