大型地下水封洞库洞室围岩变形特征及支护效果评价

摘要

地下水封洞库因库容大、占地少，被认为是储存能源和化工原料的理想方式，由于其独特的水封性，在开挖后进行简单的支护即可确保洞室的密封性，从而缩短了建设周期并有利于降低投资。由于该类工程在国内起步较晚，导致相关技术还在摸索阶段。储油洞室是洞库的核心组成部分，其高边墙、大跨度且不衬砌的工程特点对围岩稳定性要求较高，研究洞室施工过程中的围岩变形特征和进行支护效果评价对于工程的安全性和经济性意义重大。　　本文以广东某在建的地下水封储油洞库为依托，利用洞室施工期监测数据结合地质、设计、施工和支护等资料，通过数理统计、曲线拟合、数值模拟等方法研究洞室围岩变形特征，得到的结论认为，由于库区地质条件良好、设计施工支护方案合理，该洞库洞室围岩变形量较小，拱顶下沉稳定值在4.4~8.7mm、边墙收敛稳定值在3.9~8.0mm、围岩内部变形影响深度一般小于3m、围岩松动范围在0.6~1.8m之间；洞室围岩随时间的变形表现出明显的空间效应，变形速率逐渐平缓，对围岩变形随时间的变化进行拟合，对比发现指数函数适用于拱顶下沉及边墙收敛的拟合。数值模拟结果表明，洞室边墙中部的水平位移量最大，底板中央处的竖向位移最大；拱顶和墙脚处的应力集中现象明显；围岩变形的最大值约为15mm其值与监测数据相符，验证了模型和相关参数估算方法的合理性和可靠性。　　洞室支护效果评价主要从保持围岩稳定和确保洞室水封性两方面进行。通过分析洞室地质条件、水封条件并结合相关监测评价指标对支护措施（结构）在围岩稳定性和水封性方面进行评价。评价结果认为支护在保持洞室围岩稳定方面表现良好，支护结构受力较小，洞室围岩稳定，支护方案设计合理；水封效果评价方面，在施工期部分水封性指标不达标属正常情况，根据以往工程经验，待洞库投入使用后各指标均可达到规定值，水封支护效果评价为较好，支护方案合理，但相关支护措施应及时实施。

目录

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第一章 绪 论

1.1 选题依据与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.2 洞库施工期监测

1.2.4 洞室支护效果评价

1.3 研究内容与技术路线

1.3.2 技术路线

第二章 洞库工程概况及地质条件

2.1 工程概况

2.2 工程地质条件

2.2.3 地质构造

2.2.4 地应力

2.3 水文地质条件

2.4 地质结构特征考察

2.4.1 地质素描

2.4.2 洞室渗水量统计

第三章 洞室的监测方案设计及监测成果

3.1 洞室施工期监测方案设计

3.1.2 围岩变形监测设计

3.1.3 支护结构受力监测设计

3.1.4 地下水监测设计

3.1.5 监测方法

3.2 洞室围岩变形稳定值

3.2.1 围岩表面变形

3.2.2 围岩内部变形

3.2.3 围岩松动范围

3.3 洞室围岩变形过程

3.3.2 围岩变形规律

3.4 支护结构受力

3.5 地下水监测

3.5.2 水封压力监测

3.5.3 水质监测

第四章 洞室围岩变形特征

4.1 围岩变形理论

4.2 围岩变形的数值模拟

4.2.1 围岩变形参数的确定

4.2.2 数值模型的建立

4.2.3 围岩变形计算

4.3 围岩变形与其影响因素关联

4.3.1 地质环境因素

4.3.2 设计施工支护因素

本章小结

第五章 洞室围岩支护效果评价

5.1 洞室围岩稳定评性价

5.1.2 围岩稳定指标评价

5.1.3 围岩失稳事故

5.2水封效果评价

5.2.1 水封指标评价

5.2.2 水封失效事故

本章小结

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

致谢

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