Granit kaya kütlesinde yüksek basınçlı yeraltı gaz depolama yapılarında duraylılığın incelenmesi
Stability evaluation of high pressure gas storage plants in granite rock mass
Yazar: OKAN TAŞÇAKMAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖZARSLAN
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Bölümü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Kaya kütlesi = Rock mass

Özet:
Yeraltı açıklıkları, işlevleriyle uyumlu bir duraylılığı kendilerinden beklenen hizmet süreleri boyunca gösterebilmelidir. Kaplamalı kaya açıklığı (LRC) yöntemi yeraltında gaz depolama için ilave bir seçenek oluşturmaktadır. Ana ilke nispeten sığ derinliklerde kaplamalı kaya açıklıklarında yüksek basınçlı gazın depolanmasıdır. Kaya kütlesi yük taşıma ve çelik kaplama gaz sızdırmazlık işlevlerini yerine getirmektedir. Yöntemde tasarımda göz önünde bulundurulması gereken en önemli değiştirgeler; birincil gerilmeler, gaz basıncı, kaya kütlesi ve kaplamanın (çelik, beton) mekanik özellikleri (dayanım, deformasyon) dir. Tezin ana amacı yüksek basınçta gaz depolama amaçlı kaya açıklıklarının duraylılığının değerlendirilmesidir.Bu kapsamda, önce kaya özellikleri ve yeraltında depolama uygulamaları özetlenmiştir. Ardından, yeraltında doğal gaz depolama amaçlı kaya açıklıkları hakkında bilgiler verilmiştir.Sonunda, granit kaya kütlesinde yüksek basınçlı doğal gaz depolama açıklıklarının duraylılıkları değerlendirilmiştir. PHASE2 sonlu elemanlar programı tanıtılmış, çözümleme modellerinin geometrileri ve sınır koşulları verilmiş, granit kaya kütlesinin özellikleri ve çözümlemelerde kullanılan değiştirgeler sunulmuştur. Açıklık geometrileri basitleştirilerek, elastik simetrik çözümlemeler yapılmıştır. Tez çalışmasında, çeşitli işletme koşulları ve granit kaya kütlesi özellikleri göz önünde bulundurularak kaya açıklık şekillerinin duraylılıkları karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Underground openings should meet the stability requirements conforming with their function during their service life. The Lined Rock Cavern (LRC) concept is an alternative method for underground storage of natural gas. The main principle is to store gas at high pressures in lined rock caverns at relatively shallow depths. The rock mass absorbs the pressure load and the lining ensures gas tightness. The most important parameters to be taken into consideration in the design concept are; in situ stresses, cavern geometry, gas pressure, mechanical properties (strength, deformation) of rock mass and lining (steel, concrete) elements. The objective of this thesis is to evaluate the stability of high pressure gas storage rock caverns.In this context, firstly, rock properties and underground storage applications are summarized. Then, information is presented on rock caverns for underground natural gas storage purposes. Finally, stability of high pressure gas storage caverns in granite rock mass are evaluated.PHASE2 finite element program is introduced, the geometry and boundary conditions of the numerical models are given, the properties of granite rock mass and the parameters used in the analyses are presented. By simplifying of cavern geometry, elastic axisymmetric numerical analyses have been carried out. In the thesis, the stability of rock cavern opening shapes has been compared with regard to different operating conditions and granite rock mass properties.