【正文】 b1，b1為拱跨)時(shí)，塌落拱不會(huì)無(wú)限發(fā)展，最終將在圍巖中形成一個(gè)自然平衡拱。這時(shí)，作用于支護(hù)襯砌上的圍巖壓力就是平衡拱與襯砌間破碎巖體的重量，與拱外巖體無(wú)關(guān)。因此，利用該理論計(jì)算圍巖壓力時(shí)，首先要找出平衡拱的形狀和拱高。圖41 平衡拱及受力分析示意圖如圖所示，為了求平衡拱的形狀和拱高，取坐標(biāo)系xoy如圖，曲線(xiàn)LoM為平衡拱，對(duì)稱(chēng)于y軸。在半跨Lo段內(nèi)任取一點(diǎn)A(x，y)，取oA為脫離體考察它的受力與平衡條件。oA段的受力狀態(tài)為：半跨oM段對(duì)oA的水平作用力Rx，Rx對(duì)A點(diǎn)的力矩為Rxy；鉛直天然應(yīng)力σv在oA上的作用力σvx，它對(duì)A點(diǎn)的力矩為；LA段對(duì)oA段的反力W，它對(duì)A點(diǎn)的力矩為零。由于A點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，則由平衡拱極限平衡條件可求得拱的曲線(xiàn)方程為： （41）式為拋物線(xiàn)方程，因此可知平衡拱為拋物線(xiàn)形狀。進(jìn)一步設(shè)平衡拱的拱高為h，半跨為b，則可得到： （42）為了求平衡拱高h(yuǎn)，考慮半拱Lo的平衡，如圖所示，Lo除受力Rx、σv作用外，在拱腳L點(diǎn)還有反力T和N。當(dāng)半拱穩(wěn)定時(shí)，利用極限平衡條件，則有： （43）為使拱圈有一定的安全儲(chǔ)備，設(shè)，所以有： （44）可得平衡拱高h(yuǎn)為： （45）整理得平衡拱的曲線(xiàn)方程為： （46）式中的f為巖體的普氏系數(shù)(或稱(chēng)堅(jiān)固性系數(shù))。對(duì)于松軟巖體來(lái)說(shuō)可?。? （47）對(duì)于堅(jiān)硬巖體來(lái)說(shuō)常取 （48）上二式中：Cm，φm為巖體的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角；σc為巖石的單軸抗壓強(qiáng)度(MPa)。求得了平衡拱曲線(xiàn)方程后，洞側(cè)壁穩(wěn)定時(shí)洞頂?shù)乃蓜?dòng)圍巖壓力即為L(zhǎng)oM以下巖體的重量，即 （49）式中：ρ為巖體的密度；其他符號(hào)意義同前。圖42 圍巖壓力的計(jì)算圖如果洞室側(cè)壁邊也不穩(wěn)定，則洞的半跨將由b擴(kuò)大至b1，如圖所示。這時(shí)側(cè)壁巖體將沿LE和MF滑動(dòng)，滑面與垂直洞壁的夾角為α＝45176。－φm/ 2 。所以有： （410） （411）這時(shí)，為維持矩形洞室的原形，洞頂?shù)乃蓜?dòng)圍巖壓力p1為AA′B′B塊體的重量，即側(cè)壁圍巖壓力為滑移塊體A′EL或B′MF的自重在水平方向上的投影。也可按土壓力理論計(jì)算，如圖823所示，作用于A和E處的土壓力e1，e2為： （412） （413）因此，側(cè)壁圍巖壓力為： （414）大量實(shí)踐證明，平衡拱理論只適用散體結(jié)構(gòu)巖體，如強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)烈破碎巖體、松動(dòng)巖體和新近堆積的土體等。另外，洞室上覆巖體需有一定的厚度(埋深H＞5b1)，才能形成平衡拱。計(jì)算過(guò)程如下表：巖體分級(jí)變形模量（MPa）泊松比重度（kN/m3）內(nèi)聚力C（MPa）內(nèi)摩擦角φ（176。）抗拉強(qiáng)度（MPa）單軸抗壓強(qiáng)度（干燥）fbb1lh1P1P2I101001051230II6606515301672III3035193015193285IV155233034837482V852430671912803表41 巖體在干燥狀態(tài)下的圍巖壓力：表42 巖體在飽和狀態(tài)下的圍巖壓力：巖體分級(jí)變形模量（MPa）泊松比重度（kN/m3）內(nèi)聚力C（MPa）內(nèi)摩擦角φ（176。）抗拉強(qiáng)度（MPa）單軸抗壓強(qiáng)度（飽和）fbb1lh1P1P2I1090951230II6505515301720III255193018233477IV1015233052249369V5524301075017955第二節(jié) 圍巖支護(hù)方案的建議由規(guī)范《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》，鋼錨桿桿體的截面面積應(yīng)按下式確定： （415）其中Kt為錨桿桿體的抗拉安全系數(shù)Nt為錨桿的軸向拉力設(shè)計(jì)值frk為鋼筋郊縣的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）。這里Nt可用上一節(jié)中的PP2帶即可算出As。由規(guī)范《地下水封石洞油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范GB504552008》，最后的支護(hù)建議如下表：表43各等級(jí)下的支護(hù)建議巖體等級(jí)支護(hù)建議I局部有不穩(wěn)定塊體時(shí)，應(yīng)采用噴射混凝土及錨桿加固II采用噴混凝土支護(hù)，局部有不穩(wěn)定塊體時(shí)，應(yīng)采用錨桿加固III采用錨桿加固Φ40@200且掛網(wǎng)噴射混凝土IV采用錨桿加固Φ40@100且掛網(wǎng)噴射混凝土對(duì)于涌水的地方進(jìn)行封堵。V必須進(jìn)行超前支護(hù)，采用錨桿加固Φ40@75且掛網(wǎng)噴射混凝土。對(duì)于涌水的地方進(jìn)行封堵。應(yīng)時(shí)刻進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。第五章 結(jié)論與展望第一節(jié) 結(jié)論本文是在現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查所取得的素材，參考前人的研究成果，并結(jié)合個(gè)人認(rèn)識(shí)，對(duì)該地區(qū)具有代表性的主洞室2進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。通過(guò)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，給該洞室提出支護(hù)建議。最后得出以下結(jié)論：由圍巖的整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)可知，%的穩(wěn)定性系數(shù)是小于1的，處于失穩(wěn)狀態(tài)的。而在有裂隙水的情況下，%的穩(wěn)定性系數(shù)小于1，處于失穩(wěn)狀態(tài)。由圍巖的局部穩(wěn)定性評(píng)價(jià)可知，對(duì)于拱頂有結(jié)構(gòu)面相互切割的地段基本處于失穩(wěn)狀態(tài)。而對(duì)于側(cè)壁由結(jié)構(gòu)面相互切割的地段IV、V圍巖處于失穩(wěn)狀態(tài)。對(duì)于支護(hù)建議的采納，應(yīng)按照《地下水封石洞油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范GB504552008》進(jìn)行支護(hù)，且應(yīng)該具體地段具體分析。裂隙水對(duì)洞室的穩(wěn)定性影響極其大，應(yīng)該控制好對(duì)地下水的高程及流量。第二節(jié) 展望本文在整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的時(shí)候，由于能力有限沒(méi)有考慮空隙水壓力的作用，可能有點(diǎn)不準(zhǔn)確；在局部穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中，圖33的結(jié)構(gòu)面畫(huà)法上沒(méi)辦法代表整個(gè)洞庫(kù)的結(jié)構(gòu)面，從而使得局部穩(wěn)定性評(píng)價(jià)欠妥；平衡拱理論的使用條件是對(duì)于松散巖體有一定的應(yīng)用價(jià)值，而對(duì)于堅(jiān)硬巖體則不適用或只能近似使用，所以本文所算的圍巖壓力只能作為支護(hù)參考。對(duì)于洞庫(kù)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的新方法將是作者以后研究的方向。致謝光陰似箭，歲月如梭，四年大學(xué)生活即將結(jié)束，短暫而美好！在大學(xué)里，我認(rèn)識(shí)了很多讓我終生難忘的老師和同學(xué)，與你們相遇是我人生中頗為得意的事情。因?yàn)槟銈兊拇嬖?，你們的支持，使得我每次面?duì)困難都不低頭，讓我有信心去克服，在此，向你們致以最誠(chéng)摯的謝意！首先感謝我的指導(dǎo)老師——晏鄂川。沒(méi)有老師的介紹我都不知道去年暑假的實(shí)習(xí)去哪。從論文的選題到提綱的確定到初稿的確定及定稿的確定，老師一直給予我精心的指導(dǎo)，幫助我將大學(xué)四年的學(xué)習(xí)畫(huà)上了一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)，謝謝您。其次感謝我班的全體同學(xué)，從剛轉(zhuǎn)入到結(jié)束，我都感受到了你們的熱情和幫助。每次實(shí)習(xí)都很開(kāi)心。祝你們?cè)谝院蟮娜松缆飞隙寄芤环L(fēng)順。參考文獻(xiàn)[1] 劉若榮，[2] 李智毅，. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社2000[3] 王芝銀，李云鵬，郭書(shū)太，等．大型地下儲(chǔ)油庫(kù)粘彈性穩(wěn)定性分析帆．巖土力學(xué)，2005[4] 陳祥黃島地下水封石油洞庫(kù)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及圍巖穩(wěn)定性分析[D]．北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2007[6] 時(shí)洪斌．黃島地下水封垌庫(kù)水封條件和圍巖穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)[D]．北京：北京交通大學(xué)巖土工程系，2010[7] Masanobu Tezukaa,Tadahiko Seokab．Latest technology of undergroundrock cavern excavation in Japan．2003[8] 何紅梅,],石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2000[9] ChungIn Lee,JaeJoon Song. Rock engineering in underground energy storage inKorea[J],TUnnelling and Underground Spaee Teclinolog,2003[10] [,1990[11] 李攀峰,[J],工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2004[12] 楊森,于連興,[J],油氣儲(chǔ)運(yùn),2004[13] [J],巖石力學(xué)與土程學(xué)報(bào),2004[14] 王思敬,楊志法,=M].北京:科學(xué)出版社,1984[15] ],四川成都:成都理工大學(xué),2006附圖 主洞室軸線(xiàn)工程地質(zhì)剖面圖