学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

黄岛地下水封石油洞库岩体质量评价及围岩稳定性分析

作　者: 陈祥
导　师: 陈庆寿；孙进忠
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 岩土工程
关键词: 岩体质量地应力围岩稳定性岩爆卸荷指标频率修正系数
分类号: TE972.2
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 545次
引　用: 7次
阅　读: 论文下载

内容摘要

黄岛地下水封石油洞库位于山东省青岛市黄岛区,是我国近期拟建的国家战略石油储备库之一,其建成后将是我国第一座地下原油储备库,本文以黄岛地下水封石油洞库工程为题,在工程岩体质量评价、地应力场分析、洞室围岩稳定性分析及岩爆判别四个方面展开了较深入的研究。工程岩体质量评价是地下洞室工程选址、设计所必须回答的主要工程地质问题,在许多常用的岩体质量评价方法中,岩体的完整性指数(Kv)是一个重要评价指标,而由于岩芯卸荷效应和室内、原位波速测试的频率差异以及样品采取、测试仪器等方面的原因导致完整性指数不能够准确的表示岩体的完整程度,有时甚至会产生完整性指数大于1的不合理的现象。本论文针对以上问题进行了相关的试验,提出了岩块卸荷指标和频率修正系数两个因子对岩体完整性指数计算公式进行修正,进而对国标BQ岩体分级法进行改进,根据改进的BQ岩体分级法,库址区绝大部分岩体质量都为I级。利用Flac数值计算软件的内嵌fish语言编制了阻尼最小二乘拟合程序,将拟合计算与应力数值计算结合在一起,实现自动拟合分析,并利用这套拟合程序对库址区Zk17#钻孔水压致裂地应力测试结果进行拟合,得出库址区地应力分布。根据拟合结果得出,库址区内最大主应力值一般为10~12MPa,中间主应力值为6~8MPa,最小主应力基本受岩体自重控制,最大主应力方向为水平NWW向,最小主应力方向为竖直方向,库址区属于低-中地应力区。论文中采用Flac3D计算软件对黄岛地下水封石油洞库的一个洞罐进行分析,模拟实际的开挖工序,分析地下洞室围岩的变形情况、稳定性以及洞群开挖时洞室间的相互作用。数值分析时,提出多种根据岩体、岩块的动参数,结合岩块的静参数确定岩体静参数的方法,以此来确定计算所需的岩体的变形参数和强度参数。模型边界条件充分利用地应力数值模拟的结果,计算结果表明黄岛地下水封油库地下洞室开挖后围岩虽然发生了一定的变形,但都未发生破坏现象。根据众多文献提出3个最能控制岩爆发生的指标:围岩二次应力最大主应力与岩石抗压强度比、岩爆倾向性指数和岩体完整性指数,以这三个指标为影响因素,采用可拓方法对岩爆发生进行判断,并在黄岛地下水封石油洞库工程中进行应用,计算结果表明黄岛地下水封石油洞库工程地下洞室开挖后不会产生岩爆。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪言  11-41
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 研究现状  12-39
    1.2.1 岩体质量评价  12-15
    1.2.2 地应力  15-26
    1.2.3 地下洞室稳定性分析  26-33
    1.2.4 岩爆判断  33-39
  1.3 研究内容  39-40
  1.4 主要创新  40-41
2 工程区域概况  41-46
  2.1 地理及交通状况  41-42
  2.2 区域气象、水文概况  42-43
    2.2.1 气象  42
    2.2.2 水文  42-43
  2.3 区域地质概述  43-46
    2.3.1 构造特征  43
    2.3.2 地形地貌  43-45
    2.3.3 地层与岩性  45-46
3 库址区地质条件  46-67
  3.1 岩性  46-50
  3.2 岩脉  50-51
  3.3 构造特征  51-58
    3.3.1 断裂  51-55
    3.3.2 节理  55-57
    3.3.3 韧性剪切带  57-58
    3.3.4 褶皱  58
  3.4 水文地质特征  58-63
    3.4.1 地下水赋存条件及分布规律  58-59
    3.4.2 地下水类型及其水文地质特征  59
    3.4.3 地下水补给、径流、排泄及动态特征  59-63
    3.4.4 水化学特征及水质评价  63
  3.5 工程地质特征  63-67
    3.5.1 岩体结构  64-66
    3.5.2 岩体工程地质特征分析  66
    3.5.3 岩块物理力学参数  66-67
4 库址区地应力场模拟  67-92
  4.1 计算原理  67-72
    4.1.1 边界应力条件调整方法  67-69
    4.1.2 阻尼最小二乘法  69-72
  4.2 现场地应力测量  72-80
    4.2.1 测量原理  73-75
    4.2.2 测量步骤  75-76
    4.2.3 数据分析方法  76-77
    4.2.4 测试结果及分析  77-80
  4.3 地应力场数值模拟  80-91
    4.3.1 FLAC~(3D) 软件简介  80-82
    4.3.2 数值模型建立方法  82
    4.3.3 数值模拟分析  82-91
      4.3.3.1 计算模型  82-83
      4.3.3.2 材料本构及参数  83-88
      4.3.3.3 结果分析  88-91
  4.4 小结  91-92
5 库址区工程岩体质量评价  92-113
  5.1 国标 BQ 分级法  92-94
  5.2 岩块卸荷效应  94-102
    5.2.1 试验装置及过程  95-97
    5.2.2 试验结果及分析  97-102
    5.2.3 波速－应力法地应力测量  102
  5.3 岩块（体）波速测试频率修正  102-106
    5.3.1 粘弹性介质中的地震波  103-105
    5.3.2 频率修正系数  105-106
  5.4 岩体基本质量指标 BQ 值的修正  106
  5.5 库址区工程岩体质量评价  106-113
6 洞室围岩稳定性分析  113-135
  6.1 计算模型  113-114
  6.2 材料本构及参数  114-115
  6.3 边界条件  115
  6.4 结果分析  115-134
    6.4.1 开挖右侧洞室  116-121
    6.4.2 开挖左侧洞室  121-125
    6.4.3 开挖中间洞室  125-130
    6.4.4 开挖竖井  130-134
  6.5 小结  134-135
7 岩爆判别  135-147
  7.1 可拓学的基本理论  135-140
    7.1.1 物元理论  135-136
    7.1.2 可拓集合与关联函数  136-140
  7.2 可拓综合评价方法  140-143
  7.3 岩爆发生可拓方法判别  143-147
    7.3.1 判别指标  143-144
    7.3.2 岩爆判别  144-147
8 结论与建议  147-151
  8.1 结论  147-149
  8.2 建议  149-151
致谢  151-152
参考文献  152-162
附录  162

黄岛地下水封石油洞库岩体质量评价及围岩稳定性分析

内容摘要

全文目录

相似论文