綜合判定

綜合考慮上述三種模擬優化方法，分別為連續介質模型、非連續介 質模型以及關鍵塊體理論分析，可得知優化後的五心圓拱形洞室均略優 於直牆圓拱形洞室。由於關鍵塊體理論只考慮了三組結構面以及洞室開 挖後的臨空面所組成的四面體的穩定性，而在實際地質條件下，結構面 之間存在一定的間距，在塊體理論分析中無法考慮到，因此其所得出的 最優洞室截面形狀存在一定局限性，在綜合比較時作為次要參考。將連 續介質模型以及非連續介質模型所得到的最優洞室截面形狀折中，並考 慮塊體理論分析的結果，可知最優直牆圓拱形洞室為編號 ZQ8，最優五 心圓拱形洞室為編號 WX10，且 WX10 優於 ZQ8。

4.8 本章小結

本章基於山東某地下水封洞庫工程，介紹了工程區域概況、岩體及 結構面力學參數選取以及地應力回歸分析，然後通過 3DEC 程式和 Unwedge 程式，構建了連續介質模型、非連續介質模型以及關鍵塊體理 論分析，對直牆圓拱形以及五心圓拱形截面的洞室進行綜合優化。

（1）在連續介質條件下，直牆圓拱形及五心圓拱形洞室的最佳高跨 比與第三章所提出的擬合公式相吻合，各評價指標的演化規律也與上述 相似，直牆圓拱形塑性區體積約為五心圓拱形的 1.54 倍，且五心圓拱形 各評價指標均略優於直牆圓拱形洞室，因此優化後的五心圓拱形為連續 介質條件下的最優洞室形狀。

（2）在非連續介質模型中，直牆圓拱形及五心圓拱形洞室各評價指 標演化規律與連續介質中相似，但由於結構面的存在，致使洞室圍岩穩 定性較差，評價指標量值略有增大。除了拱頂應力集中係數五心圓拱形 較大外，其餘評價指標五心圓拱形均優於直牆圓拱形，且直牆圓拱形塑 性區體積為五心圓拱形的 1.65 倍，因此優化後的五心圓拱形為非連續介 質條件下的最優洞室形狀。

（3）在非連續介質模型中，直牆圓拱形及五心圓拱形洞室，在邊牆 監測點應力集中係數曲線出現突變點。由於每個形狀的洞室在邊牆處安 設的監測點位置各不相同，當監測點處有單個結構面經過或多個結構面 共同組合作用下，導致最大主應力（壓應力）在該區域減小，使得應力集 中係數減小，表現在曲線上為出現突變點，且結構面作用處圍岩出現拉 應力集中現象，不利於洞室圍岩穩定。

（4）基於 Unwedge 區塊體理論分析，可知對於不同結構面隨機組合 情況下，隨著洞室 R1/R2比值增大或減小，洞室形狀更加扁坦或更加尖凸，

其圍岩關鍵塊體所需支護力變化均有一定的演化規律，且考慮所有結構 面隨機組合工況時，直牆圓拱形及五心圓拱形洞室均存在最優洞室形狀 使其關鍵塊體所需總支護力最小，且五心圓拱形略小於直牆圓拱形，因 此優化後的五心圓拱形為關鍵塊體理論分析中的最優洞室形狀。

（5）綜合考慮上述三種模擬優化方法，可得知優化後的五心圓拱形 洞室均略優於直牆圓拱形洞室。由於關鍵塊體理論只考慮了三組結構面 以及洞室開挖後的臨空面所組成的四面體的穩定性，其優化方法存在一 定局限性，在綜合比較時作為次要參考。將連續介質模型以及非連續介

質模型所得到的最優洞室截面形狀折中，並考慮從塊體理論分析的結果，

可知最優直牆圓拱形洞室為編號 ZQ8，最優五心圓拱形洞室為編號 WX10，

且 WX10 優於 ZQ8。