ABSTRACT

Underground hydrocarbons storage is a very specific domain for the designer. He is usually free to adjust the section, shape and layout to cope with the geological and geotechnical conditions. This paper presents a panorama of the geotechnical design of mined underground storage caverns, then lists a number of uncommon features encountered in a storage excavated in Sydney, Australia, the Elgas LPG project that had to face major non-isotropic conditions with numerous local variations, impacting on the achievement of the design profiles. Changes in geotechnical design methodology and practice are examined through this project, now in operation, which will have lasted altogether almost ten years.

ZUSAMMENFASSUNG

Die untertaegige Speicherung von Kohlenwasserstoffen unterliegt in der Planung sehr spezifischen Bedingungen. Der planende Ingenieur hat bei der Dimensionierung und Formgebung der Speicherhohlraeume gewisse Freiheiten, muss jedoch vorgefundene geologische und geotechnische Bedingungen beruecksichtigen. Der vorliegende Beitrag gibt zunaechst einen allgemeinen Ueberblick ueber die geotechnische Planung von bergmaennisch aufgefahrenen Speicherhhohlraeumen. Darueber hinaus werden Besonderheiten betrachtet, mit denen das Elgas LPG-Speicherprojekt in einer bergmaennisch aufgefahrenen Kaverne in Sydney, Australien konfrontiert war. Hierbei ging es um die Beruecksichtigung anisotroper Bedingungen mit zusaetzlichen Heterogenitaeten im Gestein und den daraus erwachsenden Schwierigkeiten, die geplante Hohlraumform zu verwirklichen. Ueber einen Zeitraum von fast 10 Jahren, in denen das jetzt in Betrieb befindliche Projekt unterschiedliche Betriebsphasen durchlaufen hat, wurden verschiedene geotechnische Entwurfsverfahren auf ihre Anwendbarkeit geprueft.

RESUME

Le stockage souterrain d'hydrocarbures est un domaine très specifique pour le concepteur, car celui-ci dispose d'une large liberte pour adapter les sections, les formes et les implantations aux conditions geologiques et geotechniques de l'environnement choisi. Après un panorama de la conception geotechnique des stockages souterrains d'hydrocarbures par la methode dite des cavites minees, l'accent sera mis sur un certain nombre de particularites rencontrees lors du projet de stockage de GPL de Elgas à Sydney en Australie, creuse dans de très fortes conditions d'anisotropie du massif rocheux, avec de nombreuses variations locales et toutes les implications que cela peut avoir sur le maintien des formes. L'evolution des approches methodologiques geotechniques durant la dizaine d'annees de developpement de ce projet depuis les premières etudes jusqu'à l'exploitation actuelle est egalement presentee.

1. General description of geotechnical design of mined storage

The design of underground LPG storage in mined caverns has been presented in various papers [1] [2] [3] [4] with reference to their stability and product containment criteria.

In the following, a brief overview of some of the main geotechnical features relating to the design of stable underground caverns in difficult conditions is presented [5].

While the task of the geotechnical engineer or design team for storage caverns is in many ways comparable to that of designers of related works such as tunnels, it can be thought of as being easier in some aspects and more difficult in others.

The task is made easier because:

  • the site will usually have been selected in good engineering ground,

  • the designer is generally free to choose the most appropriate layout, especially the geometry and the orientation of the tunnels,

  • cross-sections and locations can be matched to the local geological conditions.

(Figure in full paper)

In contrast, it is harder because of:

  • the importance of the required hydrodynamic containment conditions (for example, groundwater pressure drawdown when a pervious feature is encountered may not be allowed)

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