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基于非线性屈服准则的地下石油洞库围岩变形特性研究

文档作者：尹军涛1，平洋2 文档来源： 1．中交第二公路勘察设计研究院有限公司 2．中国建筑股份有限公司技术中心		点击数：	更新时间： 2023年08月27日
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尹军涛，等：基于非线性屈服准则的地下石油洞库围岩变形特性研究·85·
DOI：10．13379／j．issn．1003—8825．2018．S1．18
基于非线性屈服准则的地下石油洞库
围岩变形特性研究
尹军涛1，平洋2
(1．中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉430056；2．中国建筑股份有限公司技术中心，北京101300)
摘要：基于修正的非线性的Hoek—Bmwn屈服准则，对中国首个大型水封式地下洞室变形特
性进行研究。采用非线性的Hoek—Brown屈服准则，在考虑渗透力条件下，分析地下洞室开挖后塑
性区范围；运用离散元软件uDEc，块体选用H—B模型，根据施工巷道开挖过程中围岩变形情况，
对围岩参数进行校正，获得较为可靠的随机节理分布的洞库围岩参数，并分析了节理随机分布的地
下洞室开挖后边墙附近的水平方向、竖向、法向及切向的应力变化情况。
关键词：地下洞室；Hoek—Brown屈服准则；UDEC；围岩；变形
中图分类号：U453．2 文献标志码：A 文章编号：1003—8825(2018)S1—0085—06
0 引言
洞室开挖后，围岩由三维受力状态变成了近似
两向，从而导致围岩强度大幅度地减小；若围岩内
的应力值小于减小后的岩石强度，则围岩处于弹塑
性状态，围岩是稳定的，不用考虑支护问题；围岩
的应力值大于岩石强度，则围岩将发生变形破坏，
并逐渐从周边扩展到岩体深部，直至围岩重新达到
三向应力平衡状态，此时靠近开挖面的围岩出现一
个破裂区，把这个由于应力作用产生的破裂区称为
围岩松动圈¨“·。
Hoek—Brown屈服准则经30余年的发展，共进
行了5次较大的改进，在综合考虑了岩体强度的各
种影响因素下，分析大量实测数据，最终得到了判
断岩石强度的经验公式。Hoek—Brown屈服准则已
成为岩体强度预测及岩体稳定性分析领域应用最广
泛的准则之一怛。1。
多年来，Hoek—Brown屈服准则经过很多研究
人员的不断研究、完善和发展，形成了较为完整的
体系。
吴顺川等聆3基于广义Hoek—Brown屈服准则建
立了计算模型，采用有限差分方法对边坡稳定性进
行分析。
收稿日期：2018—03一15
作者简介：尹军涛(1982一)，男，湖北洪湖人。高级工程师，主
要从事高速公路勘察设计工作。E-mail：42228893@
qq·com。
李守龙等。41基于Hoek—Bmwn强度准则对某隧
道工程岩体稳定进行分析。
舒才等b 3基于广义H—B屈服准则，在低围压
及受拉条件下实现了非线性弹塑性本构的数值求解。
潘阳等[”基于Hoek—Brown准则，分析了圆形
隧道围岩弹塑性变形问题。
目前，对围岩松动圈(塑性区)的研究大多都是
基于连续的屈服准则或是用有限元软件来研究洞室
变形；而基于非连续屈服准则且考虑渗流，采用离
散元方法研究洞室松动圈范围的很少见。
本文以国内首个大型地下水封石油洞库工程
为背景，基于非线性的Hoek—Brown屈服准则，
采用离散单元法，在现场超声波法和钻孔电视等
试验方法以及解析解的基础上，对水封式地下洞
室松动圈范围进行研究，为地下洞室围岩支护提
供参考。
1工程背景
某大型石油储备库地下水封洞库工程库址区属
低山丘陵地貌。
设计主洞室呈北偏西方向，洞室区域东西宽
600 m，南北长约838 m，设计体积约300×104 m3。
地下水封洞库工程包括地下工程和地上辅助设施2
部分，地下储库由9个主洞室组成，其中，每3个
主洞室之问通过4条支巷道相连组成一个罐体，库
区共有3个洞罐组。

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