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为了应对能源危机,国内外纷纷规划建设能源储库。地下水封油库相对地面油库而言具有更环保、更安全、节省土地资源、降低工程造价等优点,受到建设者的青睐。地下水封油库对地质条件要求较高,适宜建于完整或轻微风化的结晶岩体地区。此类地下工程岩体大多都处于压剪及拉伸等多种应力状态下,研究洞室岩体在不同应力状态下变形破坏特征及力学机理,对工程建设及后期运营有着重要理论和实际意义。本文以山东黄岛地下水封油库工程为背景,采用现场室内试验及数值模拟等手段,对库区岩石变形破坏机制以及围岩的稳定性进行研究。研究成果主要包括以下几方面：(1)通过单轴及三轴试验研究了洞库建设区花岗岩压缩变形机制。得到不同围压下岩石抗压弹性模量、起裂应力、屈服应力及峰值应力的大小,结果表明上述参数随围压增大均有线性增长趋势。由声发射试验(AE),得到了岩样在压力作用下变形破坏的声学特征,结果表明,声发射试验统计的振铃率可以较好地表征岩石的裂纹扩展过程。(2)在巴西圆盘试验的基础上,设计了考虑花岗岩非均质性的岩石拉伸弹性模量测试方案。对库区花岗岩进行了间接拉伸变形破坏试验,对比颗粒大小不同的两种花岗岩测试结果表明,矿物颗粒较大的岩石的抗拉及抗压力学性能相差较大。(3)以Matlab 7.1为平台,运用K-means图像分割算法,开发了岩石数字图像处理系统(DIP)。根据岩石数字图像处理结果,采用FLAC 5.0软件,模拟了库区花岗岩在受压及拉伸状态下变形破坏特征。结果表明,考虑岩石细观结构的数值模拟方法可以较好地反映岩石试样在受力过程中产生的应力集中现象,从而可以更好地刻画岩石在受力过程中的局部拉张破坏行为。(4)应用颗粒流分析软件(PFC)对洞库建设区花岗岩变形破坏过程进行了数值模拟,较细致地揭示了花岗岩破裂的过程,由于考虑了矿物之间的粘结情况,裂纹扩展过程与声发射测试结果有很好的对应关系。这表明颗粒流分析方法对于模拟岩石变形破坏过程是可行的,为研究岩石变形破坏机理提供了新途径。(5)根据地质勘察资料,计算出洞库岩体的BQ值,对工程岩体质量进行了分级,在此基础上采用FLAC5.0软件对主洞室施工过程中围岩稳定性进行了数值模拟,分析了开挖过程中围岩应力变形情况,指出施工时易发生变形破坏的部位主要是拱角处,该研究结果对黄岛地下洞库的安全施工有指导和参考价值。