[發明專利]一種地下水封洞庫的洞室變斷面設計方法

有效

• 申請號: 201810019662.1
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108361068B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 何國富
• 申請（專利權）人: 中石化上海工程有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: E21F17/16
• 分類號: E21F17/16;E21F17/00
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明公開了一種地下水封洞庫的洞室變斷面設計方法，包括以下步驟：提供工程地質報告并完成洞室平面布置；根據工程地質報告揭示的巖體性狀，采用常規巖體力學分析后確定每個洞室的基準斷面形狀；將每個洞室劃分為若干個洞室斷面變小段和若干個洞室斷面變大段，它們的斷面形狀與基準斷面形狀相同，底部標高相等，且沿同一洞室軸線相間排列；每個洞室斷面變小段的斷面面積都小于每個洞室斷面變大段的斷面面積。該地下水封洞庫的洞室變斷面設計方法解決了如何工程化地設計并改變洞室形狀和尺寸這一技術問題，對我國地下水封洞庫的建設具有積極的意義，并且獲得了質量可靠、生產安全、節約投資和成本可控等有益效果，因此，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及地下水封洞庫技術領域，具體涉及一種地下水封洞庫的洞室變斷 面設計方法。

背景技術

地下水封洞庫存儲原油技術是近十年來被我國引進、消化和吸收應用的一門 工程技術，它是利用裂隙巖體中地下水的壓力大于洞室中的油品滲漏壓力的基本 原理，達到對油品的防滲水封效果，由于其具有經濟合理、安全可靠、土地資源 節約、庫容規模大儲存效率高等特點，成為我國戰略原油儲備的主要方式。

目前，地下水封洞庫多采用洞室容量、斷面形狀和標高一致的連續平行布置 方式，從而形成大型地下平行洞室群的地下結構形式。

在交通隧道、水利水電等地下結構工程中，地下洞室斷面形狀對最終圍巖的 應力和位移狀態有重要的影響。目前普遍采用的方法是采取經驗和工程類比的方 法確定斷面形狀，根據材料力學和結構力學原理，拱形往往具有彎曲應力較小、 無應力集中等受力特點，特別是在大跨結構中通常是優選方案，例如圓拱或半圓 拱、馬蹄形等等，有時洞室高度較大時，則往往多采用直墻圓拱形(頂)等組合 斷面形式，圓拱又可以根據跨度、圍巖等級等因素的不同，而采用單心圓、三心 圓、五心圓等構成。并且，地下水封洞庫中主要采用的斷面形狀為直墻圓拱形和 五心圓形。

交通隧道、水利水電等地下結構工程由于使用和工藝布置上的需要，在洞室 斷面形狀一旦確定后，沿洞室軸向往往不再變化，即使遇到地質條件不良的區域， 也只能采用加固支護等方法，一般不會也不宜改變斷面形狀。然而，地下水封洞 庫與交通隧道、水利水電類地下洞室不同，地下水封洞庫的使用功能主要在于儲 存，因此，只要確保洞室結構穩定和滿足一定的儲存容積，那么其洞室斷面形狀 并不要求完全相同，特別是遇到圍巖等級較差的地方，通常可以改變洞室斷面形 狀甚至改變斷面尺寸。

實際上，地下水封洞庫洞室斷面形狀或尺寸的改變，一般是在施工開挖過程 中，當遭遇到某些不良地質構造時作出的動態設計調整，這種調整是被動的、即 時的，主要針對的是地質揭露后的局部不良構造，而與施工前的勘察、設計階段 的地質調查和綜合判斷結論無關。在勘察設計階段，洞室的斷面形狀和尺寸根據 圍巖力學穩定分析確定后，即使判斷某些地段存在不良地質構造，實際工程通常 也僅對不同的圍巖等級采用不同的支護等級，而沿洞室軸向設計的斷面是不變 的。由此可見，目前在地下水封洞庫工程設計中對這一問題的處理依然沿用了交 通隧道、水利水電等地下結構工程中的傳統設計方法。

在現有技術中，中國專利CN103291309B公開了一種水封洞庫主洞室軸線 一側存在不良地質體的處理方法，在開挖主洞室時，當主洞室軸線的一側存在不 良地質體，但整體圍巖質量尚可的前提下，可將不良地質體所在側的部分巖體預 留在主洞室內，形成自然的傾斜巖柱以支撐不良地質體；所述傾斜巖柱的縱向外 表面與主洞室底面的夾角α為銳角，且傾斜巖柱的底面寬度小于主洞室的底面寬 度，傾斜巖柱的高度小于主洞室的高度；可見，這種方法雖然改變了洞室的斷面 形狀，不影響使用功能，也提高了圍巖的穩定性，但其本質上并不是工程設計在 圍巖力學分析中所需要和預設的合理斷面形式。

另外，支護參數的選擇與洞室跨度也密切相關，水封洞庫的洞室跨度一般在 20米左右，屬于大跨度洞室，支護成本往往在工程中占比較大，所以合理改變 洞室跨度對降低支護成本具有較大影響。