随着天然气在我国能源格局中的重要作用日益凸显,保障国家能源安全和提升调峰能力已成为客观需求,利用盐岩的低渗透性和良好的损伤自愈合特性建立盐穴储气库是有效的解决方案之一。我国湖相沉积而成的层状盐岩在沉积过程中具有沉积韵律特征,这些力学性质各异的夹层在储气库运营过程中,可能由于变形不协调导致腔体矿柱失稳,进而威胁整个储库的安全。本文利用理论分析和数值模拟的方法,深入研究了不同工况下储气库矿柱的稳定性,揭示了基于沉积韵律特征的层状盐岩矿柱破损机理。主要结论如下:1)考虑沉积韵律,可以将夹层划分成蠕变作用明显的软夹层和没有蠕变作用或蠕变作用很小的硬夹层。软夹层和盐岩层的性质接近,在储库运营期间会产生较大变形,但不易出现塑性破坏;硬夹层变形小,对软夹层和盐岩层的变形会起到限制作用,但因出现附加拉应力而易出现塑性破坏。对于硬夹层而言,矿柱在两个腔体中心连线上的最大主应力（σ1）由环向应力（σθ）决定,最小主应力（σ3）主要由径向应力（σr）决定。随着矿柱宽度的减小、运营时间的增长,夹层内逐渐产生塑性破坏,夹层内的主应力和最小主应力曲线总体经历了“双峰型”-“马鞍型”-“单峰型”的变化过程。2)当夹层位于矿柱上、中、下不同位置时,破损呈现出“中夹层快速破损→上下夹层缓慢破损→顶部底部夹层更缓慢破损”的规律。因此,开展盐穴储气库选址时,应当将夹层位置控制在远离腔体中心的腔体上侧或者下侧以减小其带来的影响。3)对于处于腔周附近的硬夹层,最先出现塑性破坏的区域为边缘夹层两侧上下界面处,然后逐渐往边缘夹层的中部延伸,接着上下界面破损区向内延伸,进而中部夹层破损区向内延伸,展现出“夹层界面→夹层中部→夹层界面→夹层中部”的周期性规律。4)矿柱的稳定性不仅受循环方式、内压上限和内压下限大小的影响,更取决于内压下限和内压下限的持续时间。因此,调峰储气库运行时,既要避免内压下限过小和上下限压差过大,更要避免储气库处于内压下限的持续时间过长。5)两腔矿柱中心出现塑性剪切破坏的直接原因是矿柱中心出现了最小主应力低应力区。深层原因是腔体两侧硬夹层内存在锚固机理,锚固机理范围内存在附加拉应力极值。随着储气库运营时间的增加,拉应力极值区域相互叠加,从而生成了一个更小的低应力极值,引起矿柱中心发生破坏。该论文有图63幅,表7个,参考文献112篇。