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正文內(nèi)容

黃島某原油地下庫洞室圍巖穩(wěn)定性評價(jià)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-08-19 00:50 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 6。 ,具有小規(guī)模右行位移,地表圍巖破碎輕,破碎巖不發(fā)育,主要表現(xiàn)為寬約數(shù)厘米至數(shù)十厘米的裂隙,僅在陡坡裸露可見。 ZK001 鉆孔在 ~ 深度揭露為破碎帶,推測傾角為 50176。 ; ZK002 鉆孔在 ~ 深度揭露為破 碎帶,推測傾角為 52176。 。綜合考慮,破碎帶的寬度不超過 1m,斷層影響帶寬度不超過 10m。 F2 位于大頂子北東,北東走向,傾向南東,傾角 68176。 ,斷層北端發(fā)育一條平行于斷層方向的閃長巖脈。 ZK002 鉆孔在 ~ 深度揭露為破碎帶,推測斷層影響帶寬度不超過 10m。 F3 呈北東走向斜穿洞庫區(qū),傾向南東,傾角 53~70176。 呈沖溝負(fù)地形,在南北兩端沖溝中均有露頭,山脊鞍部位置有閃長巖脈出露,地表破碎帶寬度 ~,具右行壓扭性質(zhì)。 ZK007 鉆孔在 211~ 深度揭露為夾泥破碎帶,推測 傾角為 176。 ; ZK006 鉆孔在~ 深度揭露為破碎帶,推測傾角為 62176。 ; ZKk004 鉆孔在 ~304m 深度揭露為破碎帶,推測傾角為 70176。 。綜合考慮,破碎帶的寬度不超過 ,斷層影響帶寬度圖 21 洞庫場地區(qū)域構(gòu)造示意圖 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)本科生畢業(yè)論文 7 不超過 25m。 F4 位于靈雀山北西側(cè)之北西向沖溝中,發(fā)育小型破碎帶,寬約 ,巖石破碎強(qiáng)烈,但尚未形成構(gòu)造角礫巖,可見延伸 1km。該斷層前期為壓扭性,現(xiàn)今為張扭性,沿?cái)鄬幼呦蛴袔r脈侵入,斷層南端為晚元古界花崗片麻巖與早白堊系二長花崗巖分界線,山脊北側(cè)傾向北東,傾角 72176。 ,山脊南側(cè)近 直立。該斷層未見鉆孔揭露,對本工程影響不大。 F7 位于大頂子南側(cè),根據(jù)次級節(jié)理與主斷面的夾角及局部拖拽現(xiàn)象分析,其力學(xué)性質(zhì)為右旋走滑,該斷層地貌特征不明顯。未鉆孔揭露,推測受斷層影響圍巖質(zhì)量變差的寬度不超過 10m。 F8 屬破碎帶,位于 F3 斷層南側(cè),地表表現(xiàn)為沖溝負(fù)地形,無完好露頭,鉆孔 zk012在 以下揭露為破碎帶,垂向厚度超過 7m,推測傾向北東東,傾角 80176。 ,破碎帶水平寬度約 ,受其影響圍巖質(zhì)量變差的寬度不超過 10m。 F9 屬破碎帶,位于大頂子北西側(cè),地表有寬 60~100m 的破碎帶出露。 鉆孔 ZK001在 330m以下出現(xiàn)厚約 70m 的夾泥破碎帶,推測傾向 南 東,傾角 52176。 ,破碎帶向西南延伸逐漸變窄,至洞庫西側(cè)地表破碎跡象已不明顯。 該破碎帶對洞庫西北角洞室及施工巷道影響較大。 節(jié)理 ( 1)節(jié)理成因 根據(jù)地表節(jié)理調(diào)查分析,庫址區(qū)節(jié)理成因主要有三種類型。 A、構(gòu)造成因:此類節(jié)理是伴隨區(qū)域內(nèi)幾條主要斷層的形成而同時產(chǎn)生的。主要是與斷層伴生的剪切結(jié)構(gòu)面,往往發(fā)育有兩組,其中一組與斷層產(chǎn)狀相同和近于一致,另一組與斷層面斜交,兩組結(jié)構(gòu)面在剖面上成大角度相交,并形成“ X”型。 B、物質(zhì)分異成因:此 類結(jié)構(gòu)面是由于變質(zhì)巖成巖過程中物質(zhì)分異作用形成的物質(zhì)分異面,在后期造山運(yùn)動中,由于應(yīng)力的釋放形成的節(jié)理,此類結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀一般與地形的坡度一致,隨地形的變化而變化。 C、巖脈侵入成因:此類結(jié)構(gòu)面是由于后期巖漿沿已有的結(jié)構(gòu)面侵入而在周圍巖體中形成的。巖漿的侵入和冷凝,使周圍巖體進(jìn)一步破壞,從而形成大量結(jié)構(gòu)面。該類結(jié)構(gòu)面主要分布在巖脈與花崗片麻巖接觸的花崗片麻巖巖體中,其產(chǎn)狀變化較大,密度較大。 ( 2)節(jié)理水平方向分布特征及結(jié)構(gòu)面分區(qū) 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)本科生畢業(yè)論文 8 圖 22 黃島油庫庫址區(qū)結(jié)構(gòu)面分區(qū)圖 根據(jù)區(qū)域斷層和結(jié)構(gòu)面等的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)該 區(qū)結(jié)構(gòu)面在平面上存在如下的分布特征:該區(qū)主要發(fā)育五組結(jié)構(gòu)面:①產(chǎn)狀為 60~75176?!?70~80176。;②產(chǎn)狀為 83~88176?!?75~82176。;③產(chǎn)狀為 112176?!?56176。;④產(chǎn)狀為 136~143176?!?74~85176。和⑤緩傾角結(jié)構(gòu)面(該組結(jié)構(gòu)面為物質(zhì)分異形成,規(guī)模較大,延伸長度 20~30m,產(chǎn)狀一般與地形一致,由于地表卸荷作用,該組結(jié)構(gòu)面隙寬在 ~1cm,露頭間距為 3~6m。)。 依據(jù)斷層分布和結(jié)構(gòu)面成因,依據(jù)區(qū)內(nèi)相似,區(qū)間相異的原則,可將洞庫區(qū)劃分為五個區(qū),見圖 。從圖中可以發(fā)現(xiàn), V 區(qū)主要為 NW330~345176。,北東方向較少; I 區(qū)主要為 NW345176。; II 區(qū)為過渡區(qū),近南北方向結(jié)構(gòu)面較多,并出現(xiàn)優(yōu)勢方向 NE45176。結(jié)構(gòu)面,由于受 F3 和 F8 斷層的影響,該區(qū)亦出現(xiàn)較多 NW300176。結(jié)構(gòu)面; III 區(qū)主要為近南北方向和NE45176。結(jié)構(gòu)面; IV 區(qū)主要為 NE45~60176。、 NE30176。和近南北方向結(jié)構(gòu)面??傮w趨勢為:自正中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)本科生畢業(yè)論文 9 北逆時針旋轉(zhuǎn),結(jié)構(gòu)面走向存在自 NW( NW330~345176。)逐漸向 NE( NE45~60176。)變化趨勢。 ( 3)節(jié)理縱深方向發(fā)育特征 在地表結(jié)構(gòu)面分區(qū)的基礎(chǔ)上,對各區(qū)內(nèi)鉆孔攝像和巖芯的節(jié)理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,研究節(jié)理在縱深 方向上發(fā)育特征。Ⅳ和Ⅴ區(qū)在洞庫之外,對洞庫影響不大,在此不做深入的統(tǒng)計(jì)分析。 Ⅰ、 II、 III 區(qū)節(jié)理線密度都隨高程降低而減小,均出現(xiàn)密集區(qū)和稀疏區(qū)間隔發(fā)育的特點(diǎn)(見圖 2 2 25)。 依據(jù)節(jié)理發(fā)育的密集程度可以將 I 區(qū)分為三個區(qū)段:高程 130~30m 段節(jié)理發(fā)育,平均線密度為 條 /m; 30~20m 段節(jié)理較發(fā)育,平均線密度為 條 /m; 20~76m 段節(jié)理微發(fā)育,平均線密度為 條 /m。 II 區(qū)分為三個區(qū)段:高程 150~70m 段節(jié)理發(fā)育,平均線密度為 條 /m;高程 70~10m段節(jié)理較 發(fā)育,平均線密度為 條 /m;高程 10~60m 段節(jié)理較發(fā)育 ~微發(fā)育,平均線密度為 條 /m,其中 20~30m 和 40~50m 段較發(fā)育,線密度為 /m 和 條 /m。 100500501001500 1 2線密度(條/ m )黃海高程(m ) 10050050100150200 線密度(條/m)黃海高程(m) 圖 23 Ⅰ區(qū)節(jié)理線密度縱深方向變化曲線 圖 24 Ⅱ區(qū)節(jié)理線密度縱深方向變化曲線 III 區(qū)可分為四個區(qū)段: 250~190m 段節(jié)理發(fā)育,平均線密度為 條 /m; 190~0m 段節(jié)理微發(fā)育,平均線密度為 條 /m,局部發(fā)育,線密度達(dá) 條 /m,; 0~30m 段節(jié)理發(fā)育,平均線密度為 條 /m; 30~60m 段節(jié)理微發(fā)育,平均線密度為 條 /m(圖)。 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)本科生畢業(yè)論文 10 100500501001502002503000 1 2 線密度(條/m)黃海高程(m) 圖 25 Ⅲ區(qū)節(jié)理豎直方向線密度縱深方向變化曲線 地層巖性 根據(jù)地質(zhì)時代、成因巖性及工程性質(zhì)的不同,庫址區(qū)內(nèi)的地層巖性可分為 4 大類:第四系殘坡積、洪積層( Q4el+dl+pl),早白堊世二長花崗巖 (K1ηγ) ,晚元古界花崗片麻巖(Pt3gg),及早白堊世中煌斑巖脈、閃長巖脈 (K1χ 、 δ) 。為了確定洞庫區(qū)各種巖石的礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)及準(zhǔn)確定名,對巖芯樣及地表巖塊樣進(jìn)行了巖礦鑒定。各類地層特征及分布情況分述如下 : 第四系殘坡積、洪積層( Q4el+dl+pl):殘坡積層主要分布在山坡及豎井口附近的坡腳處,山坡處厚度較小,一般不超過 ,多為黃褐 ~紅褐色礫質(zhì)粘性土或砂質(zhì)粘性土,硬塑 ~堅(jiān)硬狀態(tài);坡腳處厚度較大,一般厚度為 ~,多為褐黃 ~褐紅色砂質(zhì)粘性土或礫質(zhì)粘性土,含碎塊石,硬塑 ~堅(jiān)硬狀態(tài)。洪積層主要分布在沖溝內(nèi),多為含粘性土碎塊石,松散 ~稍密,厚度一般為 ~。 早白堊世二長花崗巖 (K1ηγ) :淺肉紅色 ~灰白色,主要礦物為:斜長石、鉀長石、石英、角閃石、黑云母等,中細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造, 巖體較完整 ~完整,強(qiáng)度高,屬堅(jiān)硬巖。該類巖體主要分在庫址區(qū)東側(cè) F4 斷層南端, zk016 鉆孔也有揭露。 晚元古界花崗片麻巖 (Pt3gg):淺肉紅色 ~淺青灰色,主要礦物為:鉀長石、斜長石、石英、角閃石、黑云母等,細(xì)?;◢徠榻Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖體較破碎 ~較完整 ,片麻理大部分傾向 SW 方向,局部地段傾向 S,傾角一般為 30~60176。 。該巖體占洞庫巖體 80%以上,主要為南華系小河西及蘇家溝殘斑狀細(xì)?;◢徠閹r,洞庫的西南及西北部分布有青白口中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)本科生畢業(yè)論文 11 系廟山細(xì)紋狀細(xì)粒花崗片麻巖,二者工程性質(zhì)差異不大,均屬堅(jiān)硬巖。從接觸關(guān)系上看,南華系 的殘斑狀細(xì)?;◢徠閹r為后期侵入巖體,青白口系的廟山細(xì)紋狀細(xì)粒花崗片麻巖多為熔融殘留巖體,至主洞室深度基本上變?yōu)槟先A系的殘斑狀細(xì)?;◢徠閹r。局部巖體綠泥石化嚴(yán)重,裂隙面呈灰綠色,巖塊強(qiáng)度明顯降低。 早白堊世中煌斑巖、閃長巖 (K1χ 、 δ) :灰綠 ~深灰色,細(xì)晶 ~隱晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,強(qiáng)度稍低于與其接觸的花崗片麻巖,地表多呈條帶(脈)狀產(chǎn)出,局部呈小巖珠產(chǎn)出, ZK00ZK00 ZK00 ZK006 、 ZK00 ZK012 鉆孔揭露厚度較大,因此,可判定該 6 個鉆孔所在區(qū)域?yàn)閹r脈密集區(qū)。該類巖體的顯著特點(diǎn)是 :抗風(fēng)化能力差,與空氣、水接觸后(加上卸荷作用),強(qiáng)度降低較快,局部巖體甚至出現(xiàn)強(qiáng)度完全喪失的崩解現(xiàn)象,下圖為 ZK014 鉆孔的巖脈崩解照片;因巖脈屬后期侵入的新巖體,受應(yīng)力影響,與之接觸的花崗片麻巖巖體也往往較破碎。 圖 26 巖脈崩解照片 第四節(jié) 地應(yīng)力 本次勘察,在 ZK00 ZK006 及 ZK008 三個鉆孔進(jìn)行了地應(yīng)力測試,詳見地應(yīng)力測試報(bào)告。根據(jù)地應(yīng)力測試報(bào)告,洞庫建設(shè)場地的地應(yīng)力評價(jià)結(jié)果如下: 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)本科生畢業(yè)論文 12 ( 1)最大主應(yīng)力為 13~16 MPa,最小水平主應(yīng)力 6~9 MPa,垂直應(yīng)力為 3~10MPa。三向主 應(yīng)力之間的關(guān)系表現(xiàn)為 SH Sh Sv,最大主應(yīng)力為水平主應(yīng)力。 ( 2)最大主應(yīng)力方向?yàn)?NWW 向,優(yōu)勢方向?yàn)?N73?W。 ( 3)最大地應(yīng)力方向隨深度增加具向西偏轉(zhuǎn)趨勢,最大地應(yīng)力數(shù)值隨深度增加具線性增大特征。 ( 4)水壓致裂測試過程中獲得鉆孔孔壁巖石的原地抗拉強(qiáng)度一般為 4~9 MPa。 第五節(jié) 巖石物理力學(xué)性質(zhì) 對洞庫區(qū)巖體采取巖芯樣進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn),試驗(yàn)成果見巖土物理力學(xué)試驗(yàn)成果表。 根據(jù)巖石試驗(yàn)成果,按巖性并考慮對洞庫的影響程度,對巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表 。主 洞罐洞頂標(biāo)高為 30m,標(biāo)高 +20m 以上的巖體對洞罐影響已較小,因此,以標(biāo)高 +20m 為界,將不同深度的花崗片麻巖試樣進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)。表 中的塊體密度、軟化系數(shù)、彈性模量及泊松比指標(biāo)為平均值,單軸飽和抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及抗拉強(qiáng)度指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)值。 表 21 巖塊物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值 類別 塊體密度( g/cm3) 單軸飽和抗壓強(qiáng)度(MPa) 軟化系數(shù) 彈性模量 (GPa) 泊松比 抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 粘聚力( MPa) 內(nèi)摩擦角 (176。) +20m 以上花崗片麻巖 +20m 以下花崗片麻巖 嚴(yán)重綠泥石化花崗片麻巖 巖脈 第六節(jié) 不良地質(zhì) 庫址區(qū)地形陡峻,基巖裸露,經(jīng)調(diào)查在庫址山脊兩側(cè)的陡崖處存在崩塌及小規(guī)模巖體滑坡現(xiàn)象,但因洞庫埋深較 大,可不考慮其對洞庫工程的不良影響。另外,部分豎井口臨近沖溝邊緣,應(yīng)采取適當(dāng)措施防止洪水沖刷措施。 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)本科生畢業(yè)論文 13 第三章 穩(wěn)定性評價(jià) 第一節(jié) 整體穩(wěn)定性 對于整體狀或塊狀巖體,可視為均質(zhì)的連續(xù)介質(zhì),其圍巖穩(wěn)定性分析,初研究局部不穩(wěn)定影響外,應(yīng)著重于圍巖整體穩(wěn)定性的力學(xué)計(jì)算。計(jì)算方法是根據(jù)圍巖重分布應(yīng)力計(jì)算或?qū)崪y結(jié)果,求出圍巖中的最大拉應(yīng)力或壓應(yīng)力,將其與巖體
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