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基于非線性屈服準則的地下石油洞庫圍巖變形特性研究

文檔作者：尹軍濤1，平洋2 文檔來源： 1．中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司 2．中國建筑股份有限公司技術(shù)中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年08月27日
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尹軍濤，等：基于非線性屈服準則的地下石油洞庫圍巖變形特性研究·85·
DOI：10．13379／j．issn．1003—8825．2018．S1．18
基于非線性屈服準則的地下石油洞庫
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)計研究院有限公司，武漢430056；2．中國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屈服準則，對中國首個大型水封式地下洞室變形特
性進行研究。采用非線性的Hoek—Brown屈服準則，在考慮滲透力條件下，分析地下洞室開挖后塑
性區(qū)范圍；運用離散元軟件uDEc，塊體選用H—B模型，根據(jù)施工巷道開挖過程中圍巖變形情況，
對圍巖參數(shù)進行校正，獲得較為可靠的隨機節(jié)理分布的洞庫圍巖參數(shù)，并分析了節(jié)理隨機分布的地
下洞室開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屈服準則；UDEC；圍巖；變形
中圖分類號：U453．2 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8825(2018)S1—0085—06
0 引言
洞室開挖后，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，不用考慮支護問題；圍巖
的應(yīng)力值大于巖石強度，則圍巖將發(fā)生變形破壞，
并逐漸從周邊擴展到巖體深部，直至圍巖重新達到
三向應(yīng)力平衡狀態(tài)，此時靠近開挖面的圍巖出現(xiàn)一
個破裂區(qū)，把這個由于應(yīng)力作用產(chǎn)生的破裂區(qū)稱為
圍巖松動圈¨“·。
Hoek—Brown屈服準則經(jīng)30余年的發(fā)展，共進
行了5次較大的改進，在綜合考慮了巖體強度的各
種影響因素下，分析大量實測數(shù)據(jù)，最終得到了判
斷巖石強度的經(jīng)驗公式。Hoek—Brown屈服準則已
成為巖體強度預(yù)測及巖體穩(wěn)定性分析領(lǐng)域應(yīng)用最廣
泛的準則之一怛。1。
多年來，Hoek—Brown屈服準則經(jīng)過很多研究
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屈服準則建
立了計算模型，采用有限差分方法對邊坡穩(wěn)定性進
行分析。
收稿日期：2018—03一15
作者簡介：尹軍濤(1982一)，男，湖北洪湖人。高級工程師，主
要從事高速公路勘察設(shè)計工作。E-mail：42228893@
qq·com。
李守龍等。41基于Hoek—Bmwn強度準則對某隧
道工程巖體穩(wěn)定進行分析。
舒才等b 3基于廣義H—B屈服準則，在低圍壓
及受拉條件下實現(xiàn)了非線性彈塑性本構(gòu)的數(shù)值求解。
潘陽等[”基于Hoek—Brown準則，分析了圓形
隧道圍巖彈塑性變形問題。
目前，對圍巖松動圈(塑性區(qū))的研究大多都是
基于連續(xù)的屈服準則或是用有限元軟件來研究洞室
變形；而基于非連續(xù)屈服準則且考慮滲流，采用離
散元方法研究洞室松動圈范圍的很少見。
本文以國內(nèi)首個大型地下水封石油洞庫工程
為背景，基于非線性的Hoek—Brown屈服準則，
采用離散單元法，在現(xiàn)場超聲波法和鉆孔電視等
試驗方法以及解析解的基礎(chǔ)上，對水封式地下洞
室松動圈范圍進行研究，為地下洞室圍巖支護提
供參考。
1工程背景
某大型石油儲備庫地下水封洞庫工程庫址區(qū)屬
低山丘陵地貌。
設(shè)計主洞室呈北偏西方向，洞室區(qū)域東西寬
600 m，南北長約838 m，設(shè)計體積約300×104 m3。
地下水封洞庫工程包括地下工程和地上輔助設(shè)施2
部分，地下儲庫由9個主洞室組成，其中，每3個
主洞室之問通過4條支巷道相連組成一個罐體，庫
區(qū)共有3個洞罐組。

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