大型地下洞室群施工方案优化及围岩稳定性研究

摘要

近年来由于国际石油价格不断走高，而且大规模石油短缺或中断的危机时时存在，这对我国的经济发展和国家安全构成了严重威胁，我国必须要有自己完善的石油储备体系来应对石油危机，而水封地下油库则是今后石油储备发展的主要方向。 目前，国外大型地下储油洞库工程比较多，技术发展比较成熟，大多数都属于非衬砌岩石洞室；我国还没有大型的地下石油洞库工程，大型地下洞室的建设主要集中在水电建设方面。锦州地下石油储备库尚处于预科研阶段。 本文以锦州地下石油储备库为例，针对地下洞室群的布局，根据开挖方法、施工顺序、开挖方式的选择，以及出渣运输、通风行人、围岩稳定、施工机械等因素的影响，由此分析，提出了合理的拱顶开挖方法，顺序开挖与隔层开挖两种单洞整体开挖方法，以及左右洞对称同向开挖和反向开挖两种群洞开挖顺序，以此为基础，对开挖方案进行优化： 1．对拱顶开挖方法的优化主要通过经验类比的方法，以拱部围岩稳定为判别标准，选择预留核心土法进行拱部开挖； 2．单洞整体开挖方法的比选则是考虑降低施工难度、提高施工效率、缩短工期，经过各方面比较，确定采用隔层开挖的方法； 3．群洞开挖顺序是利用FLAC3D对两方案进行数值模拟计算，比较两种方案的围岩变形和受力情况，分析了拱顶下沉、底面中点上升、各断面铅垂方向位移以及最大与最小主应力，两方案的计算结果相差不是很大，由于同向开挖顺序工序比较简单，施工速度较快，所以选择左右洞对称同向开挖顺序。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1研究的目的及意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.2.1国内

1.2.2国外

1.3本文的研究目的、主要内容和思路

1.3.1研究目的

1.3.2主要内容和思路

2水封洞库构成及工程概况

2.1水封洞库构成

2.1.1水封储油洞库密封原理

2.1.2地下水封洞库的构成

2.2工程概况

2.2.1储油单元构成与布局

2.2.2工程地质与水文地质

3洞室群的总体施工顺序

3.1洞室群的整体开挖顺序与开挖方式

3.1.1整体开挖顺序

3.1.2开挖方式

3.2通风方式的选择

3.2.1地下洞室施工作业空气质量标准

3.2.2通风方式的选择

3.3出渣方式的选择

3.3.1出渣机械配备

3.3.2出渣方式

3.4防水排水措施

3.4.1施工方案

3.4.2施工工艺

3.4.3施工要点

3.4.4注意事项

4主洞室的开挖方案优化

4.1拱部开挖方法的选择

4.1.1中导洞法与侧壁导坑法比较

4.1.2半洞法与中导洞法比较

4.1.3预留核心土法

4.1.4半洞法与预留核心土法围岩稳定性数值模拟计算

4.2单洞整体开挖方案的选择

4.2.1整体施工方案

4.2.2顺序开挖施工方案

4.2.3隔层开挖施工方案

4.2.4顺序开挖的优缺点

4.2.5隔层开挖的优缺点

4.2.6隔层开挖的特点

4.2.7隔层开挖的施工要点

4.2.8隔层开挖存在的问题及解决方法

4.2.9顺序开挖与隔层开挖方案数值模拟计算

4.3洞室之间开挖顺序

4.3.1左右两洞对称同向开挖

4.3.2左右洞对称反向开挖

4.4本章小结

5其他洞室的开挖方案

5.1水幕巷道开挖

5.2施工巷道与串联巷道开挖

5.3竖井的开挖

6主洞室开挖方案数值模拟与分析

6.1模拟计算概述

6.2计算模型建立

6.2.1计算坐标系

6.2.2计算模型及边界条件

6.2.3网格划分

6.2.4计算载荷

6.2.5计算模型物理力学参数

6.3不同开挖顺序方案模拟计算及结果分析

6.3.1围岩塑性体积及分布

6.3.2不同开挖方案围岩变形情况及其结果分析

6.3.3不同开挖方案围岩受力情况及其结果分析

6.3.4增加喷锚衬砌前后围岩变形情况对比

6.4本章小结

7结论与不足

参考文献

作者简历