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基于非線性屈服準(zhǔn)則的地下石油洞庫(kù)圍巖變形特性研究

文檔作者：尹軍濤1，平洋2 文檔來(lái)源： 1．中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 2．中國(guó)建筑股份有限公司技術(shù)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年08月27日
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尹軍濤，等：基于非線性屈服準(zhǔn)則的地下石油洞庫(kù)圍巖變形特性研究·85·
DOI：10．13379／j．issn．1003—8825．2018．S1．18
基于非線性屈服準(zhǔn)則的地下石油洞庫(kù)
圍巖變形特性研究
尹軍濤1，平洋2
(1．中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢430056；2．中國(guó)建筑股份有限公司技術(shù)中心，北京101300)
摘要：基于修正的非線性的Hoek—Bmwn屈服準(zhǔn)則，對(duì)中國(guó)首個(gè)大型水封式地下洞室變形特
性進(jìn)行研究。采用非線性的Hoek—Brown屈服準(zhǔn)則，在考慮滲透力條件下，分析地下洞室開(kāi)挖后塑
性區(qū)范圍；運(yùn)用離散元軟件uDEc，塊體選用H—B模型，根據(jù)施工巷道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖變形情況，
對(duì)圍巖參數(shù)進(jìn)行校正，獲得較為可靠的隨機(jī)節(jié)理分布的洞庫(kù)圍巖參數(shù)，并分析了節(jié)理隨機(jī)分布的地
下洞室開(kāi)挖后邊墻附近的水平方向、豎向、法向及切向的應(yīng)力變化情況。
關(guān)鍵詞：地下洞室；Hoek—Brown屈服準(zhǔn)則；UDEC；圍巖；變形
中圖分類(lèi)號(hào)：U453．2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—8825(2018)S1—0085—06
0 引言
洞室開(kāi)挖后，圍巖由三維受力狀態(tài)變成了近似
兩向，從而導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度大幅度地減??；若圍巖內(nèi)
的應(yīng)力值小于減小后的巖石強(qiáng)度，則圍巖處于彈塑
性狀態(tài)，圍巖是穩(wěn)定的，不用考慮支護(hù)問(wèn)題；圍巖
的應(yīng)力值大于巖石強(qiáng)度，則圍巖將發(fā)生變形破壞，
并逐漸從周邊擴(kuò)展到巖體深部，直至圍巖重新達(dá)到
三向應(yīng)力平衡狀態(tài)，此時(shí)靠近開(kāi)挖面的圍巖出現(xiàn)一
個(gè)破裂區(qū)，把這個(gè)由于應(yīng)力作用產(chǎn)生的破裂區(qū)稱(chēng)為
圍巖松動(dòng)圈¨“·。
Hoek—Brown屈服準(zhǔn)則經(jīng)30余年的發(fā)展，共進(jìn)
行了5次較大的改進(jìn)，在綜合考慮了巖體強(qiáng)度的各
種影響因素下，分析大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，最終得到了判
斷巖石強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式。Hoek—Brown屈服準(zhǔn)則已
成為巖體強(qiáng)度預(yù)測(cè)及巖體穩(wěn)定性分析領(lǐng)域應(yīng)用最廣
泛的準(zhǔn)則之一怛。1。
多年來(lái)，Hoek—Brown屈服準(zhǔn)則經(jīng)過(guò)很多研究
人員的不斷研究、完善和發(fā)展，形成了較為完整的
體系。
吳順川等聆3基于廣義Hoek—Brown屈服準(zhǔn)則建
立了計(jì)算模型，采用有限差分方法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)
行分析。
收稿日期：2018—03一15
作者簡(jiǎn)介：尹軍濤(1982一)，男，湖北洪湖人。高級(jí)工程師，主
要從事高速公路勘察設(shè)計(jì)工作。E-mail：42228893@
qq·com。
李守龍等。41基于Hoek—Bmwn強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)某隧
道工程巖體穩(wěn)定進(jìn)行分析。
舒才等b 3基于廣義H—B屈服準(zhǔn)則，在低圍壓
及受拉條件下實(shí)現(xiàn)了非線性彈塑性本構(gòu)的數(shù)值求解。
潘陽(yáng)等[”基于Hoek—Brown準(zhǔn)則，分析了圓形
隧道圍巖彈塑性變形問(wèn)題。
目前，對(duì)圍巖松動(dòng)圈(塑性區(qū))的研究大多都是
基于連續(xù)的屈服準(zhǔn)則或是用有限元軟件來(lái)研究洞室
變形；而基于非連續(xù)屈服準(zhǔn)則且考慮滲流，采用離
散元方法研究洞室松動(dòng)圈范圍的很少見(jiàn)。
本文以國(guó)內(nèi)首個(gè)大型地下水封石油洞庫(kù)工程
為背景，基于非線性的Hoek—Brown屈服準(zhǔn)則，
采用離散單元法，在現(xiàn)場(chǎng)超聲波法和鉆孔電視等
試驗(yàn)方法以及解析解的基礎(chǔ)上，對(duì)水封式地下洞
室松動(dòng)圈范圍進(jìn)行研究，為地下洞室圍巖支護(hù)提
供參考。
1工程背景
某大型石油儲(chǔ)備庫(kù)地下水封洞庫(kù)工程庫(kù)址區(qū)屬
低山丘陵地貌。
設(shè)計(jì)主洞室呈北偏西方向，洞室區(qū)域東西寬
600 m，南北長(zhǎng)約838 m，設(shè)計(jì)體積約300×104 m3。
地下水封洞庫(kù)工程包括地下工程和地上輔助設(shè)施2
部分，地下儲(chǔ)庫(kù)由9個(gè)主洞室組成，其中，每3個(gè)
主洞室之問(wèn)通過(guò)4條支巷道相連組成一個(gè)罐體，庫(kù)
區(qū)共有3個(gè)洞罐組。

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