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山东大学学报(工学版) ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (3): 112-117.

• 土木工程 • 上一篇    下一篇

大型地下水封石油洞库围岩完整性、变形和稳定性分析

王者超1,2,李术才1,2,薛翊国1,2,乔丽苹2,林春金1,2   

  1. 1. 山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061; 
    2. 山东大学土建与水利学院, 山东 济南 250061
  • 收稿日期:2011-03-28 出版日期:2011-06-16 发布日期:2011-03-28
  • 作者简介:王者超(1980- ),男,山东高唐人,讲师,博士,主要研究方向为岩土材料流变性质及地下工程稳定性. Email:wanz@sdu.edu.cn
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展规划项目计划(973计划)资助项目(2009CB724607);山东大学自主创新基金资助项目(2010HW008);岩土力学与工程国家重点实验室开放课题资助项目(Z011004)

Integrity, deformation and stability of a rock mass around  underground
crude oil storage caverns in containment of groundwater

WANG Zhechao1,2, LI Shucai1,2, XUE Yiguo1,2, QIAO Liping2, LIN Chunjin1,2   

  1. 1. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, China;
    2.  School  of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China
  • Received:2011-03-28 Online:2011-06-16 Published:2011-03-28

摘要:

围岩完整性、变形和稳定性对地下水封石油洞库建造具有至关重要的影响。以我国首个在建的大型不衬砌地下水封石油储备库项目为背景,运用弹塑性理论,在室内岩石三轴试验基础上,研究了花岗岩地层大型不衬砌地下水封石油洞库围岩的完整性以及变形和稳定性。研究表明:岩石的完整性从剪胀出现开始受到破坏,采用剪胀起始点对应摩擦角可对地下工程围岩开挖松动区进行估算;该大型地下水封石油洞库洞室开挖松动区范围从0~15.6m不等,且与埋深成正比;由于开挖过程中应力路径与剪胀线关系不同,各洞室间中墙完整性变化趋势存在差异;洞壁围岩位移方向与山丘地表走势相关,拱顶沉降和水平收敛值在8~45mm之间;在洞室底板位置出现了拉应力区,在洞库两侧边墙下端和起拱处出现高剪应力区,在开挖过程中可能出现局部破坏现象。

关键词: 地下石油洞库, 弹塑性, 开挖松动区, 稳定性, 中墙

Abstract:

The integrity, deformation and stability of a rock mass are of great importance for the construction of underground crude oil storage caverns with the containment of groundwater. Triaxial compression tests were  performed to determine the properties of the rock mass around a pilot underground crude oil storage cavern. The integrity, deformation and strength of the rock mass were  assessed using elastoplastic theory. According to the test results, it was found that the integrity of rock specimen is destroyed upon the occurrence of volumetric dilation. Therefore, the friction angle at this point could be used to determine the excavation induced loose zone in the construction of underground facilities. In the case of this pilot storage cavern, the extension of the excavation induced loose zone ranged from 0 to 156 m, depending on the buried depth of the caverns. According to numerical simulation results, both the crown settlement and side wall convergence ranged from 8 to 45 mm, and the displacement vectors along cavern walls aligned with the ground surface. There are tensile zones in the cavern floors, and high shear stress zones in the bottom and springline of the cavern sidewalls. The stability of pillars between different caverns is different, as a result of their different stress paths experienced in the excavation.

Key words:  underground crude oil storage caverns, elastoplasticity, excavation induced loose zone, stability, pillar

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