_FONT+face=Verdana_基于Hoek-Brown准则的岩质边坡稳定性分析_FONT_

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基于Hoek—Brown准则的二级岩质边坡稳定性研究

大量出现和施工条件的限制，往往采取多级边坡的方式确保边坡的稳定性并提高坡率，减少边坡占地面积。目前的研究方法
均在一定假定下对边坡进行稳定性分析，忽略了多级边坡自身
的复杂性。
ｆ２＝（Ｉ）ｓｉｎ（００＋ｄ）（２ｃｏｓ００～Ｉ）
（４）
本文运用极限分析上限法对坡顶存在一定倾角及超载的二级边坡稳定性进行研究，并分析各个参数对该类边坡安全系
数的影响。
，一争Ｂ（ｃｏｓ０ｏＬｉ
１计算原理
对于任意假想的破坏机构，如果土体自重所做的功率超过
（５）
０ｏ）ｔａｎ６］＋（）ｌｆ５＝
ｔａｎ６］
趾下方，该破坏机构由三个变量０。，０，Ｄ／ｔｏ控制。该边坡为各向同性的均质边坡，为得到临界高度，首先需要对外功率及内部耗损率进行计算。
）ｓｉｎｅｈ｛２ｃｏｓｅｈｅｘｐ【（０ — Ｏｏ）ｔａｎ叫＋｝ｅｘｐ［（０ｎ — Ｏｏｅｘｐ［（０ｈ一０ｏ）ｔａｎ６］一ｓｉｎ０。
Ｌ
ｆ６１Ｌ（２ｃ。ｓ。一）
（１０）
由于假定旋转块体为刚体，内部能量耗损发生在速度间断
面ＡＢ上，可以由该间断面的微分面积ｒｄ０／ｃｏｓ６与粘聚力ｃ以及与间断速度Ｖｃｏｓ６连乘后，在沿整个ＡＢ面积分，即可得到

基于Hoek-Brown强度准则的采场边坡岩体力学参数计算方法

1 Hoek—Brown强度准则实验室中制备的矿（岩）样品，虽然采自现场，但样品是一
块完整性较好的岩块，不含或极少含有天然岩体所特有的软弱结构面，不能完全代表天然岩体的力学特性，因此，由实验室测得的力学参数需要按一定比例折减，才能应用于天然岩体中。
从理论上研究岩石和岩体的力学参数之间的关系是一个较难的课题，许多岩石力学工作者正在进行这方面的研究。通常人们大多是根据自己的工程经验或借鉴其它资料进行参数的折减，这样做无疑带有很大的随意性，影响后续分析结果的正确性、合理性，而 Hoek—Brown 经验方程是比较好的、也是较流行的岩体—岩石力学关系确定方法。
泥 RMR=23，Q=0.1
s=0.00001 A=0.115 B=0.646
s=0.00001 A=0.129 B=0.655
s=0.00001 A=0.162 B=0.672
s=0.00001 A=0.172 B=0.676
s=0.00001 A=0.203 B=0.686
T=—0.0002
T=—0.0002
1.1 mi 的确定 mi 可以通过室内岩石力学试验结果以及表 1 来确定。把
σ3= － σt 和 σ1=0 代入 Hoek—Brown 经验准则
，
这里因为是完整岩块，因此 s=1。由此公式，可以得到：
mi
=
σc2 −σt2 σ cσ t
（ 4）
（1）E.Hoek 等建议岩体变形模量 Em 可用下式进行估算：
s=0.1 A=0.883 B=0.705
s=0.1 A=0.998 B=0.712
T=—0.028
T=—0.020
T=—0.013

基于Hoek_Brown准则的岩体力学参数计算

基于H oek-B r o wn 准则的岩体力学参数计算于加云1,漆泰岳2(1.中铁隧道勘测设计院有限公司, 天津 300122;2.西南交通大学土木工程学院, 四川成都 610031)摘要:在确定岩体地质强度指标(GS I)的基础上,通过将H oek-B ro wn 准则与M ohr-Cou l o m b 准则相互变换的方法来求得节理岩体的力学参数。

通过算例说明了这种方法的具体计算过程,并分析了岩体强度参数C, 值与围压的关系,得出了一些结论。

关键词:地质强度指标;H oek-B ro wn 准则;M ohr-Cou l o m b 准则;节理岩体;力学参数0 前言在地下工程的修建及很多相关的岩土工程中,常常遇到含有大量节理的岩体,为了确保施工、运营中的安全性,就需要确定这种岩体的力学参数以供设计参考。

岩体抗剪强度参数C, 值反映了岩体抗剪断能力的大小,与岩体自身的性质有关,也与影响岩体性质的环境条件,如应力状态有关。

由于在岩体工程中多将莫尔破坏圆的包络线近似看作直线,所以C 、值不随应力状态而改变,在确定的工程地质单元内看作为常量。

但是由实验资料可知,当围压较大时,莫尔圆包络线向下弯曲,不能近似为直线,C 、值可以看作为包络曲线某点切线在纵轴的截距和斜率,它们在不同的法向应力条件下各不相同,即C 、值随着应力状态的变化而发生改变[1]。

H oek-Bro w n 准则与M ohr-Coulo m b 准则对应的曲线关系如图1所示。

图1 H oek-bro wn 准则与M ohr-cou l o m b准则相对应的图形关系H oek-B ro wn 准则由于考虑了岩体的节理条件及低应力区和拉应力区的强度特性,比较符合工程实际。

一些研究发现,H oek -B r own 准则在低压应力区和拉应力区的强度特性比M ohr-Coulo mb 准则更接近于岩体实际[1,2]。

因此,软弱破碎围岩中,在较低的围压(支护强度)作用下,采用M ohr -Cou -lo m b 准则判断岩体是否屈服破坏时,按照H oek -Bro w n 准则获取岩体力学参数,将会使数值分析结果比较接近实际。

基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数估算及其工程应用

基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数估算及其工程应用吴松;魏作安;杨永浩【摘要】以拉拉铜矿露天矿边坡为工程案例,将岩体工程质量评价RMR法与Hoek-Brown强度准则相结合,利用矿山地质资料和室内岩石力学试验结果,估算边坡岩体力学参数,然后,对露天矿边坡的稳定性进行定量计算与分析,研究成果对该矿安全生产管理有一定的指导意义,对其他类似岩质边坡的稳定性分析有一定的借鉴作用.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2019(030)001【总页数】7页(P119-125)【关键词】岩体力学参数;RMR法;Hoek-Brown强度准则;边坡稳定性计算【作者】吴松;魏作安;杨永浩【作者单位】重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400030;重庆大学资源及环境科学学院,重庆400030;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400030;重庆大学资源及环境科学学院,重庆400030;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400030;重庆大学资源及环境科学学院,重庆400030【正文语种】中文【中图分类】P634.1;TU413.80 引言岩体强度等参数是岩体工程稳定性定量分析与评价的基础。

通过现场原位试验测试可以获取这些岩体力学参数，但测试费用高、周期长，通常只有一些重大的水电工程会进行现场原位测试[1]。

对于一般的岩体工程而言，常常利用已有的地质资料和室内岩石力学试验结果、采用一些估算方法对岩体强度等力学参数进行合理估算[2]。

Hoek-Brown强度准则是一种应用比较广的估算方法[3-4]。

本文以拉拉铜矿露天矿边坡工程为案例，就如何将岩体工程质量评价RMR法与Hoek-Brown强度准则相结合来确定岩体力学参数进行了翔实阐述，对拉拉铜矿露天矿边坡的岩体力学参数进行了估算，然后，对该露天矿边坡的稳定性进行定量计算与分析，研究成果对该矿安全生产管理有一定的指导意义，对其他类似岩质边坡的稳定性分析有一定的借鉴作用。

基于Hoek_Brown强度准则的岩体力学参数确定方法

屑状非层状轻微层状
层状亮色的
暗色的火成碎屑
有机的碳化的化学的
花岗岩 33 花岗闪长岩 30
辉长岩 27 砾岩 20
砾岩 22
角砾岩 22
大理岩 9 惩麻岩 30 片麻岩 33
砂岩 19 煤 8~ 21 石灰岩 8~ 10 石膏 16 角叶岩 19 闪石 25~ 31 片岩 4~ 8
闪长岩 25 苏长岩 25 角砾岩 18
( 2H - S ) S =
lg(
1
+
R2 r0
)
91 m3
/d。
假定大约 10 d达到设计水位 - 14. 00 m, 基坑
每天总出水量:
Q = Q1 d
+ Q2 =
201 78.
02
m3
/ d。
地层的渗透系数 K 2 = 44 m3 /d, 单井出水量:
q = 120
r0 l
3
K 2 = 2874.
x2
x8 ) ]
取影响半径: R 1 = 2S K 1H = 712 m。当井点为 10口, 取 x1 = x2 = = x10 = 70m 时, h = 7. 86 m, 所以, S = H - h = 12. 14 m。
粉砂岩 9
硬石膏 13 石英岩 23 糜棱岩 6 千枚岩 10 流纹岩 25 英安岩 25 玄武岩 17 凝灰岩 15
非常精细泥岩 4
板岩 9 黑曜岩 19
GS I 根据岩体所处的地质环境、岩体结构特性和表面特性来确定。但以往在岩体结构的描述或岩体结构的形态描述中缺乏定量化, 难以准确确定岩体的 GSI 值。为使其描述定量化, 引入岩体质量 RMR 分级法定量确定岩体质量等级。根据 Z. T. B ien iaw sk i研究认为, 修正后的 RMR 指标值与 GSI 值具有等效关系, 确定修正后的 RMR 指标值, 即得出 GSI值。

基于Hoek-Brown岩体破坏理论的复理石地层边坡稳定性分析

2.2.2. 楔形体滑动当存在两组或两组以上不同产状的结构面组合，不稳定结构体形成多面体。无论是原生节理或构造
节理，它们在岩体中往往是两组或三组互相交叉出现。因此在这类结构岩体中，边坡的滑动可能同时沿某两个甚至三个结构面向坡面滑动从而形成楔形体。从赤平极射投影角度分析，发生楔形体滑动破坏，即应具备以下三个条件：两结构面交线倾向应接近边坡倾向，满足坡面倾向±20˚范围内。两结构面交线倾角小于边坡坡角。两结构面交线倾角大于结构面摩擦角。
关键词
复理石地层，Hoek-Brown强度准则，运动学分析
Copyright © 2020 by author(s), Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/
Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报, 2020, 42(2), 182-194 Published Online June 2020 in Hans. /journal/jogt https:///10.12677/jogt.2020.422032
结构，应考虑侧向结构面切割范围内的岩体。根据以上条件，绘制赤平极射投影如图 2 所示，阴影部分为平面滑动区域。
DOI: 10.12677/jogt.2020.422032
185
石油天然气学报
任海宾等
Figure 2. Schematic illustration of planar failure 图 2. 平面滑动破坏模式

基于Hoek_Brown非线性强度准则的节理岩坡稳定性分析全局优化算法

m !, j = cos ! j + 式中 : F s cj、 bj 、 ! j Wj 、 Qj ej 、 R
j
t an j sin ! j FsΒιβλιοθήκη ( 6)l ( cot
- cos lj cos ! j
i, j
i, j
) sin ! j ( 8Fs ) ( 12)
滑动面的稳定系数 ; 第 j 条块的有效粘聚力和有效内摩擦角; 第 j 条块底面宽度和倾角; 第 j 条块重力和地震力 ; 第 j 条块重心到滑弧中心的垂直距离
j=1 i- 1
出另一新的
,
i, j
和 F s , 如此反复计算 , 直至前后
相邻两次算出的 F s 非常接近为止。
3
基于 AGA 岩坡最危险滑动面搜索
遗传算法参数中交叉概率 p c 和变异概率 p m 的选
, i = 1, 2, ∋, pop siz e ( 16)
择是影响遗传算法行为和性能的关键所在。Srinivas 等提出一种 p c 和 p m 能够随适应度自动改变的遗传算法即自适应遗传算法 ( Adaptive GA, AGA) 。该算法中, 适应值高于群体平均适应值的个体 , 对应于较低的 p c 和 p m , 使得该解得以保护进入下一代; 而低于平均适应值的个体, 相对于较高的 p c 和 p m , 使得该解较快地被淘汰掉。因此 , 自适应的 p c 和 p m 能够提供相对某个解的最佳 p c 和 p m , 从而在保持群体多样性的同时, 能有效地保证遗传算法的全局收敛性。 3 1 岩坡稳定性优化分析计算数学模型以式( 11) 为目标函数 , 则节理岩坡稳定性优化分析计算数学模型为: min F s x li % x i % x ui , i = 1, 2, 3

基于HoekBrown大坝非饱和岩质边坡安全稳定系数推导

-90毅
渊4冤
c=b窑12-csoisn渍渍
2.3 考虑非饱和Hoek-Brown抗剪强度推导
非饱和抗剪强度咱11暂袁可写为院
子f=c+渊滓-ua冤tan渍+渊ua-uw冤tan渍b
渊5冤
式中子f为岩体抗剪强度渊MPa冤曰c袁渍为有效强度参
数曰滓为法应力渊kN冤曰ua为气压力渊MPa冤曰uw为水压力
1 概述
边坡在降雨条件下失稳的例子屡见不鲜咱1-2暂袁降雨会导致边坡的下滑力增加袁加剧边坡失稳曰咱3-4暂边坡内部地下水位升高袁岩体的有效应力尧岩体的强度参数因而减小咱5-6暂袁从而导致边坡失稳现象的发生遥边坡失稳的危害主要体现在院对边坡所在地区的建筑物造成破坏曰对灾区周围的剧名的生命财产安全造成威胁咱7暂遥因此袁对边坡稳定性的研究显得十分必要和迫切遥
滓1=
1+sin渍 1-sin渍
窑滓3+
2c窑cos渍 1-sin渍
渊3冤
渍为内摩擦角度渊毅冤曰滓1=k滓3+b袁k 为斜率袁k =1+
mb滓c 2渊滓b-滓a冤
曰b
为主应力轴交点纵坐标袁b
=
2c窑cos渍 1-sin渍
遥
Mohr-Coulomb准则下的c袁渍值可写为院
姨渍=2tan-1
1+
mb滓c 2窑渊滓b-滓a冤
74
水科学与工程技术
圆园19 年第 2 期
工程勘察
基于 Hoek-Brown 大坝非饱和岩质边坡安全稳定系数推导
王楠
渊国网湖北省电力有限公司电力科学研究院袁武汉 430077冤
摘要院为研究大坝降雨条件下的岩质边坡渗透稳定性规律袁基于极限平衡原理袁推导了考虑岩质边坡非饱和特性的

Hoek-Brown准则在软岩~中硬岩坝基岩体力学指标参数选取中的应用——

文章编号:1006 2610(2019)04 0016 05Hoek-Brown 准则在软岩~中硬岩坝基岩体力学指标参数选取中的应用以陕西省延安市龙安水利枢纽工程为例李　鹏(陕西省水利电力勘测设计研究院,西安　710001)摘　要:通过基于Hoek-Brown 准则的地质强度指标GSI,结合岩体质量分类,对陕西省延安市龙安水利枢纽坝基岩体力学参数进行了分析研究㊂结果表明,经过修正后的GSI 指标与岩体质量分类确定的岩体质量等级经验值基本吻合,GSI 可应用于砂泥岩互层地区岩体力学参数的确定㊂该方法可在原位试验资料不足的情况下,为砂泥岩层地区力学参数的选取提供一定的参考价值㊂关键词:岩体力学参数;地质强度指标;岩体质量分类中图分类号:TV223.1 文献标志码:A DOI :10.3969/j.issn.1006-2610.2019.04.004Application of Hoek -Brown Criterion in Selection of Mechanical Parameters for Rock Massin Soft Rock to Medium Hard Rock Dam FoundationTaking Long 'an Water Conservancy Project in Yan 'an City ,Shaanxi Province as an ExampleLI Peng(Shaanxi Institute of Water Resources and Electric Power Investigation and Design ,Xi'an　710001,China )Abstract :By geological strength index GSI based on the Hoek-Brown criterion ,combined with rock mass classification ,the mechanical parameters of the rock mass of the Long'an Water Conservancy Project in Yan'an City ,Shaanxi Province are analyzed and studied.The re⁃sults show that the modified GSI index is basically consistent with the empirical value of rock mass quality grade determined by rock mass classification.GSI can be applied to the determination of rock mass mechanical parameters in sand-shale interbedded areas.Under thecondition of insufficient in-situ test data ,the method can provide a certain reference for the selection of mechanical parameters in sand-shale interbedded areas.Key words :rock mass mechanical parameters ;geological strength index ;rock mass quality classification 收稿日期:2018-12-03 作者简介:李鹏(1985-),男,硕士,工程师,主要从事水利水电工程地质方面的科研与生产工作. 基金项目:陕西省水利科技项目(编号2018slkj-14).0　前　言延安市龙安水利枢纽工程位于延河中游段,坝基岩体为侏罗系中统延安组枣园段(J 2y 2)砂岩及泥页岩互层,泥质胶结,细粒结构,泥岩比例呈一定韵律变化,根据砂泥岩比例不同分为⑧-1砂岩㊁⑧-2砂岩夹薄层泥岩(砂岩为主的砂泥岩互层,下同)㊁⑧-3泥岩夹薄层砂岩(泥岩为主的砂泥岩互层,下同)及⑧-4泥岩,试验表明,均属软岩~中硬岩;各层岩体孔内电视测试性状如图1㊂图1　坝基岩体性状图获取岩体力学参数最直接㊁最准确的方法是进行大型现场原位试验,然而由于该层岩体均位于河工程地质与测量西北水电㊃2019年㊃第4期 ===============================================床以下10~15m,进行现场试验难度较大㊁周期长㊁费用高㊂在经验公式法㊁反分析法㊁工程类比法和数值计算法等[1]众多经验方法中,Hoek -Brown 经验强度准则及其广义强度准则[2-3]全面反映了岩体的结构特征对岩体强度的影响㊂在其基础上对岩体变形模量㊁抗剪强度的取值做了大量研究[4-8]㊂目前应用对象多为边坡㊁围岩及场地工程的硬质岩体,而软岩~中硬岩坝基岩体研究相对较少㊂本文基于坝基岩体分类,采用Hoek -Brown 强度准则及地质强度指标G GSI 对坝基岩体力学性质指标进行研究和探讨,以期寻求合适的力学参数确定方法,为工程设计提供地质参数支持㊂1　工程区岩体质量分类本文采取BQ 法㊁RMR 法及水利水电工程坝基岩体工程地质分类法对可能作为坝基的弱风化㊁微风化岩体进行质量分类㊂岩体基本特征如表1㊂表1　坝基岩体基本特征表1.1　BQ 法分类综合考虑岩体抗压强度㊁完整性㊁地下水㊁主要软弱结构面产状对工程的影响,以及初始应力状态对工程的影响等因素,采用BQ 法对坝基岩体进行分级评判如表2[9]㊂表2　坝基岩体国标BQ 分级表1.2　RMR 分类根据岩石的单轴抗压强度㊁岩芯质量指标㊁结构面间距㊁结构面状态条件㊁结构面方位㊁地下水情况,采用岩体额定体系RMR 法,对工程区岩体分类如表3[10]㊂表3　坝基岩体评分及RMR 分类表1.3　坝基岩体分类根据坝基岩体坚硬程度㊁风化程度㊁完整程度㊁结构面状态,坝基岩体工程地质分类如表4[11]㊂表4　坝基岩体工程地质分类表71西北水电㊃2019年㊃第4期===============================================2　Hoek-Brown准则确定岩体力学参数2.1　Hoek-Brown强度准则原理在大量岩块三轴试验资料和岩石现场实验成果分析统计的基础上,综合考虑岩体强度㊁结构㊁应力状态等多方面因素,提出了Hoek-Brown非线性经验破坏强度准则[2]:σ1=σ3+m bσcσ3+sσ2c(1)式中:σ1为岩体破坏时的最大主应力;σ3为岩体破坏时的最小主应力;σc为组成完整岩块试件的单轴抗压强度(由于坝基全部位于水下,故本次研究取饱和单轴抗压强度);m b和s为岩体的材料参数,可表示为地质强度指标G GSI的函数,其估算公式如下[8]:m b=m i exp(G GSI-10028-14D)(2)S=exp(G GSI-1009-3D) 其中,D为节理岩体受破坏和应力松弛受扰动程度的参数[12]:D=1-K v(3) 岩体单轴抗压强度:σcm=sσc(4) 岩体单轴抗拉强度:σtm=12σc m b-m2b+4()s(5) 修正后的变形模量:E m=(1-D2)σc100×10(G GSI-1040),(σc≤100MPa)(6) 2.2　确定抗剪强度参数的回归分析法研究表明[3],σm<σ3<σ3max(最小主应力的最大值)时,Mohr-Coulomb强度曲线与Hoek-Brown曲线非常稳合,拟合为:σ1=kσ3+b(7) 根据Mohr-Coulomb强度准则应力圆和曲线的关系,可得最大主应力和最小主应力来表示Mohr-Coulomb强度准则的公式:sinφm=σ1-σ3σ1+σ3+2c tanφ(8) 即:σ1=2c m cosφm1-sinφm+σ31+sinφm1-sinφm(9) 对比得:k=1+sinφ1-sinφ,b=2c cosφ1-sinφ(10) 2.3　计算参数的获取根据E.Hoek提出的GSI方法体系,岩体描述如图2[13]㊂使用近年来常用的RMR法[7],本工程G GSI取值弱风化在32~39,微风化在49~52㊂由图2结合本工程岩体具体特征,明显对应分值与结构面形态不符,整体偏低,主要原因是岩体饱和单轴抗压强度值过低而导致R RMR值偏低,因此R RMR量化G GSI指数并不适用于软~中硬岩石;而基于体积节理数的结构面等级参数量化取值更适用于平硐揭示或边坡开挖已经揭示便于统计结构面的情况㊂本工程坝基特征如前述主要位于水下,平硐㊁开挖揭示难度均相对较大,因此本工程G GSI的取值主要根据风化特征㊁岩体结构面特征对应进行适当上调后所得㊂图2　岩体强度指标(GSI)图Paul Marinos及Evert Hoek认为m i值的取值主要与岩石质地有关,中砂岩m i取值17±4;粉砂岩取值7±2;黏土岩4±2;页岩6±2,同时砂泥岩互层结构应予以折减[13],本次砂泥岩互层按照砂岩泥岩比例不同分别折减40%~60%㊂根据岩性情况,确定m i 及G GSI值,结合岩块强度㊁岩体完整系数,计算相应的Hoek-Brown参数,如表5㊂2.4　岩体力学参数计算结果岩体变形模量的计算结果如表6㊂81李鹏.Hoek-Brown准则在软岩~中硬岩坝基岩体力学指标参数选取中的应用===============================================表5　Hoek-Brown 计算参数表表6　岩体单轴抗压、抗拉强度及变形模量表通过在σ3取值区间(0,0.25σc )内取8组等间距分布的σ3,用公式(1)计算相应的σ1值,进行回归分析,参数如表7㊂按照公式(8)~(10),计算抗剪强度指标如表8㊂表7　σ回归关系参数表表8　Hoek-Brown 准则岩体抗剪强度计算结果表3　计算结果分析BQ 法㊁RMR 法及水利水电工程坝基岩体工程地质分类法对岩体力学性质均有建议值范围,对应本工程分类岩体力学参数建议如表9㊂由表9可知,Hoek-Brown 准则计算力学参数在数值上对不同岩体区分度较好,其中变形模量弱风化带岩体为3.18~5.06GPa,微风化带岩体为4.13~8.69GPa,与BQ 法㊁坝基岩体工程地质分类法确定的范围基本相当,弱风化带建议进行进一步折减,微风化带基本可不折减㊂Hoek-Brown 准则计算抗剪强度值,弱风化带岩体c =0.48~2.68MPa,φ=9.8°~19.6°(对应f =0.17~0.36);微风化带岩体c =1.60~4.98MPa,φ=14.7°~29.7°(对应f =0.26~0.57),c 值普遍偏大,建议进行折减,φ值较RMR 法确定值略小,而基本与折减后坝基岩体分类法确定参数相当,表明该方法可适用于水利工程抗剪强度的确定㊂表9　各分类方法岩体力学参数建议值表岩应根据软化系数折减㊂4　结论与建议(1)进行软岩~中硬岩GSI 参数量化不宜用RMR 法,可根据风化特征㊁岩体结构面特征对应进行适当上调后所得;互层岩体m i 参数的获取应根据各岩性所占比例不同分别折减㊂(2)Hoek-Brown 准则计算力学参数在数值上对不同岩体区分度较好,其中变形模量弱风化带建议进行进一步折减,微风化带基本可不折减;计算抗剪强度值,c 值普遍偏大,建议进行折减,φ值基本与折减后坝基岩体分类法确定参数相当,表明该方法91西北水电㊃2019年㊃第4期===============================================可适用于水利工程抗剪强度的确定㊂(3)建议进一步研究计算参数的量化取值方法以更接近岩体真实状态㊂参考文献:[1]　寇雪莲,工程岩体力学参数研究现状评述[J].西部探矿工程,2008(09):33-36.[2]　Hoek E,Brown E T.Empirical strength criterion for rock masses[J].Journal of the Geotechnical Engineering Division,1980,106(09):1013-1035.[3]　Hoek E,Carranza-Torres C,Corkum B.Hoek-Brown failure cri⁃terion-2002edition[C]//Proceedings of the5th North American Rock Mechanics Symposium and17th Tunneling Association of Canada Conference.Toronto:University of Toronto Press,2002: 267-271.[4]　卢书强,许模.基于GSI系统的岩体变形模量取值及应用[J].岩石力学与工程学报,2009,28(增1):2736-2742. [5]　朱玺玺,陈从新,夏开宗.基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数确定方法[J].长江科学院院报,2015(09):111-117. [6]　周念清,杨楠,汤亚琦,秦敏.基于Hoek-Brown准则确定核电工程场地岩体力学参数[J].吉林大学学报(地球科学版), 2013(05):1517-1522.[7]　夏开宗,陈从新,周意超,等.基于Hoek建议的非线性关系求取岩体抗剪强度的算法及工程应用[J].岩土力学,2014,35(06):1743-1750.[8]　夏开宗,陈从新,刘秀敏等.基于岩体波速的Hoek-Brown准则预测岩体力学参数方法及工程应用[J].岩石力学与工程学报,2013,32(07):1458-1466.[9]　中华人民共和国水利部.工程岩体分级标准:GB/T50218-2014[S].北京:中国计划出版社,2014.[10]　彭土标,袁建新,王惠明.水力发电工程地质手册[M].北京:中国水利水电出版社,2011.[11]　中华人民共和国水利部.水利水电工程地质勘察规范:GB50487-2008[S].北京:中国计划出版社,2009. [12]　闫长斌,徐国元.对Hoek-Brown公式的改进及其工程应用[J].岩石力学与工程学报,2005,24(22):4030-4035. [13]　Marinos P,Hoek E.GSI:A geologically friendly tool for rockmass strength estimation[C]//Proceedings of the2000Interna⁃tional Conference on Geotechnical and Geological Engineering.Melbourne,Australian,November19-24,2000:1422-1442. (上接第15页)后可供范围小,受益面窄,不易获得国家优厚的政策倾斜和补贴,且淡化商品水的受众小,造成投资难以及时回收并形成良性循环㊂尤其是西北贫困地区,常年缺水的环境现状已使得当地群众形成了饮用窖水习惯,处理后的淡化水没有市场需求,缺少形成淡化水商品产业的根本动力㊂基于以上分析,结合调研地区的缺水现状,苦咸水开发利用作为新增的开拓水源具有一定的可实施性,但苦咸水淡化供水的成本过高㊂根据调研区域的区位优势,均建设有大型的风光电项目,且存在弃风”㊁弃光”的现象,均建设有能源基地,且水资源是能源基地发展的制约性因素㊂根据陕甘宁新四省区的区域优势,在破解目前苦咸水开发利用所存在问题的基础上,提出该区域苦咸水开发利用的构想方案㊂4　结　语目前苦咸水的开发利用进展缓慢首先圈囿于人们的意识,随着生活水平的逐步提升,人民对于生活质量要求的提高,会推动市场对于水净化设施的开发研制,降低净水设施的成本㊂成本的降低将会进一步推动苦咸水开发利用产业的发展,而苦咸水开发利用产业也必将带动一系列配套设施的发展与进步,为拓展区域水资源利用提供新途径,解决区域水资源短缺问题提供新方法,激活市场对苦咸水淡化的需求,对带动区域经济的发展具有积极的意义㊂参考文献:[1]　张学发,杨昆.我国西北地区苦咸水淡化利用现状分析和发展建议[C]//全国苦咸水淡化技术研讨会论文集,2013,5:46-50.[2]　李文明,吕建国.苦咸水淡化技术现状及展望[J].甘肃科技,2012,28(17):76-80.[3]　柯浩成,牛最荣.甘肃省苦咸水淡化利用现状及淡化技术初探[J].地下水,2015,37(03):42-44.[4]　孟炜,王婧雅.建立苦咸水淡化示范基地的思考[J].地下水,2014,36(02):39-40.[5]　潘献辉,王生辉.反渗透海水淡化能量回收技术的发展及应用[J].中国给水排水,2010,26(16):16-19.[6]　曹淑敏,陈莹.我国非常规水源开发利用现状及存在问题[J].水利经济,2015,33(07):47-49,61.02李鹏.Hoek-Brown准则在软岩~中硬岩坝基岩体力学指标参数选取中的应用===============================================。

基于Hoek－Brown_准则的岩体力学参数确定

用随机－关联空间插值法，建立力学参数概率模
型，利用样本信息对力学参数进行空间插值。
相比较而言，室内试验法在岩体力学参数的
确定过程中最为直接且应用是较为广泛的。由于
室内试验采用的岩样一般是完整岩体，而实际上
岩体受到节理构造、风化、裂隙、软弱结构面等
根据各试验需求，共制备岩样３０个，其中顶
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高颖等：基于Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ准则的岩体力学参数确定
５期
９
岩土力学
ρ＝
Ｍ
ＡＨ
（１）
式中：Ｍ表示为自然状态下岩样的重量，ｇ；Ａ表示
为各岩样横截面的平均面积，ｃｍ２；Ｈ表示岩样的
平均高度，ｃｍ。
２３单轴压缩试验
应变值； ε ｄ ( ５０ ) 为５０％单轴抗压强度对应的径向应
变值。
根据试验过程中采集到的应力和应变数据，
对矿区顶底板以及磷矿层分别绘制应力－应变关
系曲线，如图２。根据相应的关系曲线得到单轴
抗压强度的样压缩应力－应变关系曲线
则对参数计算结果进行折减，并进一步对经验准则中引入的扰动系数Ｄ、地质强度指标ＧＳＩ以及完整岩石材料
常数ｍｉ的取值进行分析。经过折减后，其结果表明，经折减后的力学参数综合考虑了更多的现场因素，使试验
结果更准确，提高了后续现场相关工作的准确性。
关键词：岩体力学参数；Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ经验公式；强度折减法；地质强度指标；室内实验
体特点大致可看作北高南低，山岭由西南向东北
延伸，其形状似长蛇状。除此之外，从矿区构造

-FONT+face=Verdana-基于Hoek-Brown准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究-FONT-

第 29 卷第7期
申艳军，等. 基于 Hoek-Brown 准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究
摘要：Hoek-Brown 经验准则(2002 版)考虑施工扰动对岩体参数劣化效应，并提出扰动系数 D，但仅为粗略定性化并将优化后的 Hoek-Brown 经验准则运描述。现应用声波测试法获得的岩体波速降对扰动系数 D 进行优化处理，用于开挖扰动引起岩体弹塑性变形特征方程的求解研究，进而可实现较精确表示围岩塑性圈半径。为验证该理论的合理性，综合运用声波测试法、位移监测法等监测手段及有限元数值模拟法予以对比分析。此外，考虑开挖扰动变形特征场地效应，提出可拟合不同岩性、不同开挖方式的变形与开挖扰动经验公式。工程实例计算结果表明：对 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)扰动系数 D 的优化合理，用其可计算开挖扰动引起的围岩弹塑性变形特征值。并可准确求得塑性圈半径值，同时，拟合得到变形与开挖扰动经验公式可满足不同工程需要，具有一定合理性。所获结果可为 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)及地下洞室开挖扰动引起岩体变形特性研究提供一定方法参考。关键词：岩石力学；Hoek-Brown 经验准则；开挖扰动；声波测试法；塑性圈；场地效应中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)07–1355–08
现应用声波测试法获得的岩体波速降扰动系数d进行优化处理并将优化后的hockbrown经验准则运用于开挖扰动引起岩体弹塑性变形特征方程的求解研究进而可实现较精确表示围岩塑性圈半径
第 29 卷第 7 期 2010 年 7 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
GSI 100 mb mi exp 28 14 D GSI 100 s exp 9 3D

基于hoek-brown准则的岩体力学参数取值

一、概述岩体力学参数是描述岩石力学性质的重要参数，对于岩体工程稳定性分析和设计具有重要意义。

在确定岩体力学参数时，常常会采用hoek-brown 准则来进行分析和计算。

hoek-brown 准则是一种经验性准则，广泛应用于岩石力学领域，其理论基础稳固可靠，因此在实际工程中得到了广泛的应用。

二、hoek-brown准则hoek-brown 准则是由英国学者hoek 和 brown 提出的一种用于确定岩体力学参数的理论模型。

该准则主要包括两个方面的内容，即岩石的强度和岩石的变形性质。

hoek-brown 准则在岩石力学参数的确定中起着至关重要的作用，它不仅具有一定的理论基础，而且在实际应用中取得了较好的效果。

三、岩体力学参数确定岩体力学参数是进行岩体工程稳定性分析和设计的基础工作。

常见的岩体力学参数包括岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度和抗拉强度等。

这些参数是描述岩石力学性质的重要指标，对于岩体工程的稳定性和安全性具有重要的影响。

四、hoek-brown准则在岩体力学参数取值中的应用hoek-brown 准则在岩体力学参数的确定中广泛应用，其具体应用步骤如下：1. 收集岩体样本数据。

首先需要收集岩体样本数据，包括岩石的物理性质、力学性质和变形性质等。

2. 进行实验测试。

在收集岩体样本数据的基础上，需要进行实验测试，对岩石的力学性质进行全面的测试和分析。

3. 应用hoek-brown 准则进行拟合分析。

在进行实验测试后，可以将得到的数据应用到hoek-brown 准则中进行拟合分析，进而确定岩体的力学参数。

五、影响岩体力学参数取值的因素在确定岩体力学参数时，会受到多种因素的影响。

主要的影响因素包括岩石的岩性、地质构造、应力状态、温度和湿度等。

这些因素对岩体力学参数的取值都会产生一定的影响，因此在确定岩体力学参数时需要进行全面的考虑和分析。

六、确定岩体力学参数的意义确定岩体力学参数的意义主要体现在以下几个方面：1. 对于岩体工程稳定性分析和设计具有重要意义。

基于Hoek-Brown准则下的非饱和岩质边坡库水位骤降渗透稳定性分析

基于Hoek-Brown准则下的非饱和岩质边坡库水位骤降渗透稳定性分析顾江海【期刊名称】《《水利科技与经济》》【年(卷),期】2019(025)010【总页数】6页(P37-42)【关键词】Hoek-Brown准则; 非饱和渗流; 岩质边坡; 库水位骤降; 渗透稳定【作者】顾江海【作者单位】广东省深圳坪山区人民政府第二办公室广东深圳 445300【正文语种】中文【中图分类】TU4570 引言库水位骤降是影响边坡失稳的重要因素[1-2]，在大库容水库中库水位骤降极易诱发库区坝坡失稳，从而导致相应的灾害。

如1963年的意大利Vajoint水库，在库水位骤降的情况下发生了大规模的滑坡[3]；再如我国的三峡库区，自2003年建成以来，在库水位变动下发生了多处滑坡现象，造成了巨大的经济损失[3]。

库水位骤降下边坡失稳的主要因素有以下3点：①库水位高程(或者浸润线以下)土体因处于饱和状态，土体强度参数减小[4]；②在水位线以下的土体受到水的浮托力作用，使得有效应力降低；③库水位骤降情况下边坡内部浸润线会呈现“滞后”现象，从而导致边坡内部的渗流力指向边坡外部，加剧边坡失稳的危险[5]。

纵观国内外现有研究，库水位骤降的渗透稳定性分析较多。

如吴传余[6]对库水位不同升降速率下的河堤边坡稳定性进行了分析；苗发盛[7]对水位升降下的某滑坡地带进行了实验模拟；覃梦卿[8]对大岗山水电站右岸坝肩边坡在库水位变动条件下的渗透稳定性进行了探讨，等等。

但是这些研究仅仅局限于土质边坡，对于岩质边坡在库水位骤降下的研究，目前文献较少。

同时现有研究存在以下几个局限性：①仅仅将岩质土体参数等效为土质土体参数，以考虑土体边坡非饱和渗流的方法对岩质边坡进行有限元分析[9-10]，忽略了岩质土体的本身特有属性；②通过土体渗流力增量离散的方法来考虑岩质边坡的非饱和效应，但是忽略了岩质土体存在损伤效应的事实[11-12]；③考虑了岩质土体的损伤效应，但未考虑土体的非饱和效应[13-14]。

基于Hoek-Brown准则的高陡岩质边坡岩体力学参数估算

n nx , ny , nz
cos 1 sin 2,sin1 sin 2, cos 2
（19）
α1
α 走向线北
图 1 裂隙法向与产状关系裂隙走向β1，倾角β2，与α1，α2 存在表 1 所示的关系。
表 1 裂隙法向与产状关系
β1 走向
SE
NW
α1
1800-β1
1800-β1
α2
1800-β2
岩体裂隙几何参量，如节理密度，节理形态等，根据统计规律，一般可以写出其随机分布函数[7-8]。
首先，假定岩体裂隙只有一组，裂隙面形态为圆盘形，可以得到：
D 1 exp( d 2 ) 4
（16）
其中 d 是裂隙面直径，是裂隙面面密度。
岩体中存在多组裂隙时，可用迭代方法求取：
m
D Di n n
的应变与损伤材料的应变等效[5]。
无损材料弹性本构关系为：
E
（11）
材料损伤后：
收稿日期：2019-01-09 作者简介：赵冬（1987-），男，中煤科工集团西安研究院有限公司工程师。
236
中国水运
第 19 卷
*
*
E
E*
1 DE
（12）
E* 1 DE
同样可以推广到剪应力受力状态[6]得到：
计算模型，从而为岩土工程数值计算提供合理的岩体力学参数。将依据上述方计算得到的岩体参数，应用于某高边
坡工程的数值模拟中，得到高陡边坡位移计算值与实测值较吻合，从而验证了所选参数的合理性。
关键词：损伤力学；Hoek Brown 准则；岩体参数；数值模拟
中图分类号：TU457
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2019）06-0235-03

基于Hoek-Brown强度准则岩石损伤本构研究

基于Hoek-Brown强度准则岩石损伤本构研究基于Hoek-Brown强度准则岩石损伤本构研究摘要：本文针对岩石损伤问题，采用Hoek-Brown强度准则，提出了一种基于岩石损伤本构的研究方法，旨在探究该方法在岩石力学中的有效性和实用性。

在该方法的基础上，我们进一步探讨了岩石的本构模型、损伤模型、断裂模型等内容。

为了验证该方法的可行性，我们采用有限元模拟方法进行了计算，并对计算结果进行了评价和分析，证明了该方法的成功应用，并对该方法的发展及未来研究方向进行了探讨。

关键词：岩石损伤、Hoek-Brown强度准则、本构模型、断裂模型、有限元模拟引言：近年来，随着工程领域的快速发展，岩石的力学性质逐渐成为人们关注的焦点。

在实际工程中，岩石的受力状态往往十分复杂，不仅具有破裂、断裂的风险，还具有强烈的非线性、非弹性等特点。

因此，为了更好地研究岩石的载荷特性，特别是岩石损伤问题，建立一种合理的本构模型十分必要。

Hoek-Brown 强度准则是岩石工程领域中一种较为成熟的理论方法，具备较高的准确性和适用性，已经得到了广泛的应用。

本文的研究目的主要是基于Hoek-Brown强度准则，建立一种岩石损伤本构模型，并采用有限元模拟方法进行验证和分析，以期为岩石力学的研究提供一些有价值的参考和借鉴。

一、Hoek-Brown强度准则Hoek-Brown强度准则是一种比较经典的岩石力学理论，其中包含了许多数学公式和工程参数。

对于三轴压缩试样来说，强度准则可以表示为：$${{\sigma}_3\over{\sigma}_c}={{a\overb}}{{{{\sigma}_1\over{\sigma}_c}-{{\sqrt{m}}\over {\sigma}_c}}\over {\sqrt{m}+{{\sigma}_1\over{\sigma}_c}}}$$公式中，${{\sigma}_1}$表示最大主应力，${{\sigma}_3}$表示最小主应力，${{\sigma}_c}$表示岩石的单轴抗压强度，$a$和$b$分别是关于岩石性质的常数，$m$是关于岩石脆性的参数。

基于广义Hoek-Brown准则的边坡安全系数间接解法

基于广义Hoek-Brown准则的边坡安全系数间接解法林杭;曹平;李江腾;王军【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2008(033)010【摘要】为了将强度折减法与Hock-Brown准则相结合,可通过2种方法间接得到安全系数,即直接折减Hock-Brown参数及计算等效Mohr-Coulomb参数方法.理论分析表明,前者存在一定困难,因此选用后者.首先计算与Hoek-Brown参数对应的等效黏结力和内摩擦角;然后采用位移突变失稳判据,由Mohr-Coulomb强度折减法间接得到广义Hoek-Brown准则下边坡的安全系数.结果表明:间接计算方法方便可行,具有实用价值.【总页数】5页(P1147-1151)【作者】林杭;曹平;李江腾;王军【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TD824【相关文献】1.基于广义Hoek-Brown屈服准则的圆形巷道围岩弹塑性力学分析 [J], 经来旺;叶金胜;周建2.基于广义Hoek-Brown强度准则的岩质边坡稳定性分析 [J], 陶纬;孙树林;李方;胡昭;宗岩3.基于广义Hoek-Brown准则的有限元边坡稳定性分析 [J], 张东东; 荣华; 张晓彬4.基于广义Hoek-Brown准则的多参数强度折减法在边坡稳定性分析中的应用 [J], 刘昱君;刘明扬;杜文杰5.基于广义Hoek-Brown强度准则的岩质边坡稳定性分析 [J], 闫洪超;鲁杰;饶振兴;翟洪涛;刘浩;李立辰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于广义Hoek_Brown准则边坡稳定性分析强度折减法

理岩体剪切强度的半经验准则 5 次较大的改进展，
［ 2 － 7］
，它已成为岩体强度预测及
［ 8 － 10 ］
稳定性分析领域应用最广泛的准则之一，并在极限平衡法中已经得到广泛应用。强度折减法是一种边坡稳定性分析重要方法，其原理是逐渐折减边坡的强度参数，直到临界失稳状态，此时所对应的折减系数即为边坡的整体安全系 coulomb 准则强度折减法主要针对 Mohr数。目前，即对抗剪强度参数粘结力 c、内摩擦角 φ 进行实施，进行折减，从而得到边坡的安全系数
Brown 准则参数 m、 s、σ ci 与粘结本文利用 HoekBrown 准则力 c 和内摩擦角 φ 之间的关系，在 Hoeks 实施强度折减， s 中同时对 m、通过理论推导得到 m、 s的的折减系数之间的关系。并进一步推导得到 m、
14
中国地质灾害与防治学报 ZHONGGUO DIZHIZAIHAI YU FANGZHI XUEBAO
coulomb 准则对岩体强度的描述有一定局限性，如不能解释低应力区对于岩体的影响，只能反映岩体的线性破坏特征等
［ 12 ］
。HoekBrown 经验强度准则则能够
反映岩体的固有特点和非线性破坏特征，弥补了 Mohrcoulomb 准则的不足，符合边坡岩体的变形特征和破坏特征
(
)
}
（7）
假如遵循如下的流动法则：
p p Δ ε1 = γ Δ ε3
(
)
（8）
（3）
式中系数 γ 取决于应力且在每一时步被重新计算。
p 从式（ 7 ）消去 Δε1 ： f t p σ1 = σ1 － Δ ε3 （ γ E 1 + E 2 ） f t p σ2 = σ2 － Δ ε3 E 2 （ 1 + γ ） f t p σ3 = σ3 － Δ ε3 （ γ E 2 + E 1 ）

基于Hoek-Brown大坝非饱和岩质边坡安全稳定系数推导

基于Hoek-Brown大坝非饱和岩质边坡安全稳定系数推导王楠【摘要】为研究大坝降雨条件下的岩质边坡渗透稳定性规律,基于极限平衡原理,推导了考虑岩质边坡非饱和特性的边坡稳定性的公式,结合一典型边坡,对平均型降雨条件下的边坡渗透稳定性规律进行了数值模拟,从而得到孔压、体积含水率、渗透系数等变化规律,为大坝边坡稳定分析提供重要参考依据.【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】4页(P74-77)【关键词】极限平衡;非饱和;岩质边坡;数值模拟【作者】王楠【作者单位】国网湖北省电力有限公司电力科学研究院,武汉 430077【正文语种】中文【中图分类】TD824.71 概述边坡在降雨条件下失稳的例子屡见不鲜[1-2]，降雨会导致边坡的下滑力增加，加剧边坡失稳[3-4]；边坡内部地下水位升高，岩体的有效应力、岩体的强度参数因而减小[5-6]，从而导致边坡失稳现象的发生。

边坡失稳的危害主要体现在：对边坡所在地区的建筑物造成破坏；对灾区周围的剧名的生命财产安全造成威胁[7]。

因此，对边坡稳定性的研究显得十分必要和迫切。

针对土质边坡的研究较多，但对于岩质边坡在降雨条件下的稳定性分析相对较少，Hoek E.和Brown E.T在1980年[8-9]结合岩石性状方面的理论研究和实践经验，本文基于Griffith的脆性断裂理论，提出了岩石强度准则：Hoek-Brown强度准则，可以综合考虑岩体的各方面特性[10]，因此，本文推导了一种基于Hoek-Brown准则。

2 计算理论考虑岩体非饱和特性的极限平衡安全系数，结合一典型边坡在降雨条件下的边坡渗透稳定性规律，为降雨条件下的岩质边坡稳定性规律提供参考。

2.1 渗流基本方程非饱和渗流的控制方程写成张量的形式为：式中 xi，xj为位置标识；t为时间变量；kr为相对透水率（m/d）；kij为饱和渗透张量（m/d）；hc为压力水头（m）；Q为总流量（m3）；C（hc）为容水度（m3/m3）；θ为压力水头函数；n为孔隙率；Ss为单位贮水量。

基于Hoek-Brown准则的小净距隧道围岩稳定性数值模拟分析

基于Hoek-Brown准则的小净距隧道围岩稳定性数值模拟分析石光【摘要】以Hoek-Brown准则为基础,采用FLAC3D数值模拟方法,分别建立不同跨度小净距隧道有限元计算模型,对隧道施工过程力学特征及围岩稳定性进行对比分析.通过分析得出:在施工中应尽量减少对中夹岩的扰动,并采取充分合理的加固措施保证小净距隧道的稳定和支护结构安全;Ⅴ级围岩条件下隧道的净距不能过小,净距在0.2B时的中夹岩受力情况要比0.5B时危险得多,相应的围岩加固也变得艰难,所以对净距的取值一般不能小于0.5B;采用侧壁导坑法开挖隧道,在开挖下侧土体时对中夹岩柱的扰动比较大,施工中应对该阶段加强观测并采取必要的应急措施.【期刊名称】《沈阳大学学报》【年(卷),期】2014(026)002【总页数】5页(P148-152)【关键词】小净距;隧道;有限元;FLAC3D【作者】石光【作者单位】中铁十八局集团第五工程有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】TU443在我国山区高速公路选线设计时，由于地形条件的限制，往往较少应用上、下行隧道，而连拱隧道由于工程造价高、施工难度比较大、施工周期长，因此公路隧道的设计形式仍主要以双线隧道为主.人们也在努力去设计另外更能符合实际情况的隧道形式，这就是小净距隧道［1－4］.设计中对最小净距条件及围岩稳定性提出更高的要求.在小净距隧道围岩稳定性研究方面，韩同春等［5］针对雷公浦小净距隧道后行左洞洞口段具有半硬岩层半软岩层的特点，在开挖过程中，按照新奥法对隧道地表沉降、拱顶下沉、水平收敛、中间岩柱的位移、锚杆轴力、围岩压力和钢拱架应力等项目进行监测；林从谋等［6］研究了高速公路扩建大断面特小净距隧道爆破稳定控制技术；K.WLo［7］等作了多隧道相互影响的现场量测；唐仪兴［8］等对京珠国道沿线近距离双隧道开挖与支护过程，使用平面和三维粘弹塑性有限元方法进行了数值模拟，分析对比了围岩与支护结构的受力、变形及塑性、受拉区的演化状况，对围岩—支护体系的稳定性进行了评价，用数值分析方法提出了双洞间距压缩的可能性.可见，在小净距隧道的围岩稳定性计算方面已经有了一定的进展，但是，在围岩力学参数合理选取及围岩峰后力学行为等方面仍被忽视，这将导致计算结果与实际工程有一定的误差.本文以 Hoek－Brown准则为基础，采用FLAC3D数值模拟方法，对小净距隧道在不同围岩级别、不同覆盖层厚度、中间岩柱仅施做初期支护条件下进行数值分析，得出两相邻隧道安全净距的临界值，以及在不同围岩、覆盖层厚度、净距大小的条件下，隧道模型关键位置点的位移、应力与应变的变化情况，判断中间岩柱的破坏位置、机理等，计算结果对现场施工过程具有一定指导意义.1 隧道净距与施工方案的确定1.1 隧道净距的确定小净距隧道的中间岩柱稳定性是衡量小净距隧道净距取舍是否合理的主要指标［9］.通过多种实验证明，施工方法和埋深对中间岩柱稳定性的影响是次要的，围岩级别一旦确定，净距就成为影响中间岩柱稳定的主要因素.如果净距的取值小于合理值，中间岩柱就会破坏，双洞就会形成联合落拱，给工程带来严重的损失.所以在选择净距大小时应慎重，对于Ⅲ级围岩，净距大于0.3B时双洞基本稳定，对于Ⅳ级围岩，净距应在0.35～0.45B范围之间，对于Ⅴ级围岩，小净距选取的合理范围应在0.75B左右［10］.本文主要研究Ⅴ级围岩情况下，小净距隧道中间岩柱稳定性情况.1.2 施工方案的拟定在考虑围岩的稳定性与自承能力等方面，对Ⅴ级围岩采用上下台阶和侧壁导洞组合法，如图1所示.该方法能够确保掌子面的稳定，有效控制隧道周边围岩的松动范围.由于Ⅴ级围岩的稳定性较差，所以采用侧壁导洞与台阶法相结合，能够对拱顶围岩及时支护，更加安全，但是施工比较繁琐，进度比较缓慢.图1 隧道开挖支护顺序Fig.1 Order of tunnel excavation and support2 计算模型与参数2.1 Hoek－Brown屈服准则Hoek和Brown基于Griffith的脆性断裂理论，通过室内岩石三轴试验及现场试验成果的统计分析，提出了Hoek－Brown屈服准则，经过不断改进与修正，在2002年提出了将爆破损伤和应力释放对围岩强度的影响引入到岩体扰动系数D （取值范围0～1）中，并对 Hoek－Brown常数mb、s和a进行修正，其表达式为［11］式中：σ1、σ3分别为岩体破坏时的最大、最小主应力；σci为完整岩块的单轴抗压强度；mb、s、a 均为岩体的 Hoek－Brown常数，且mb为 Hoek－Brown常数mi（反映岩体软硬程度）的折算值，各参数可由式（2）表示［12］：2.2 计算模型根据弹塑性理论，隧道开挖仅对距离开挖中心3～5倍范围的围岩产生影响.所以，模拟计算区域：左、右边界为距原点60m（大于3倍单洞水平开挖的最大宽度B ＝11m）；下边界取为距原点35m（大于单洞竖向开挖的最大高度8.9m），上边界区域顶面自由；前、后边界取40m.模型的边界条件确定为：x＝60，边界x 方向固定；z＝－35，z方向固定；上边界为自由边界；y＝40，y方向固定.差分网格利用程序的三维网格生成器进行划分，采用六面体八节点三维单元，对隧道开挖区域周边进行人工网格加密，建立的网格单元模型如图2所示.图2 数值计算模型Fig.2 Numerical model2.3 模型计算参数数值计算中，采用锚杆＋混凝土组合支护，具体计算参数见表1.表1 围岩、支护、锚杆参数表Table 1 Parameter table of surrounding rock，support，and anchor bolts围岩弹性模量／GPa 1.5泊松比 0.40密度／（kg·m －3） 1 850内聚力／GPa 0.125摩擦角 23.5支护弹性模量／GPa 23泊松比0.167密度／（kg·m－3） 2 400梁截面积／m2 0.16惯性矩／m－4 3.41×10－4 206锚杆弹性模量／GPa密度／（kg·m－3） 7 850杆截面积／cm2 3.153 结果分析分别对隧道Ⅴ级围岩的各分部开挖工况进行模拟分析，通过分析可以得到隧道围岩的位移场及塑性区分布情况，如图3～图7所示.图3 0.2B净距5m埋深x方向位移Fig.3 X－direction displacement of0.2Bclear distance and 5mburied depth of tunnel图4 0.2B净距5m埋深y方向位移Fig.4 Y－direction displacement 0.2Bcleardistance and 5mburied depth of tunnel由图3、图4可知，在隧道开挖之后，两隧道的横向位移主要集中在隧道的外侧两肩部，而隧道围岩的竖向位移主要集中在内侧的两个肩部.图5 0.2B净距15m埋深塑性区Fig.5 Plastic zone of 0.2Bclear distance and15mburied depth of tunnel图6 0.5B净距15m埋深塑性区Fig.6 plastic zone of 0.5Bclear distance and15mburied depth of tunnel通过为隧道围岩塑性区计算可知，在Ⅴ级围岩的开挖过程中，随着隧道净距的增加，塑性区范围不断缩小，表明隧道围岩已经趋于稳定.在15m埋深0.2B净距条件下，围岩塑性区有贯通现象，如图5所示，表明在施工过程中容易出现连拱顶全部倒塌的现象，主要就是由于中间岩柱的宽度很小，应力叠加，导致塑性区贯通，从而可能引起拱顶拉裂较大，所以对中间岩柱的支护与加固是必不可少的施工工序.当隧道净距达到0.5B时，隧道围岩并没有产生贯通现象，由于隧道净距的增大，中间岩柱的塑性区明显变小，没有出现贯通的现象，应力的叠加效果不是很大，所以在施工中比较安全，可见在15m埋深时，Ⅴ级围岩的隧道净距极限在0.5B左右，但这不代表Ⅴ级围岩的隧道净距极限的最终值，因为随着埋深的增加，塑性区会开展得更大.图7为0.2B净距时支护结构受力图.由图可以看出，支护结构受力集中部位主要位于中间岩柱部分，通过计算支护结构受力大小可以判定中夹岩柱的稳定性情况.图7 支护结构受力图Fig.7 Stress diagram of supporting structure（a）—初衬砌弯矩；（b）—初衬砌轴力；（c）—锚杆轴力.图8 中夹岩柱位移监测点Fig.8 Displacement monitoring points of mid－adjacent rock图9～图10为小净距隧道中夹岩柱的位移监测，其中监测布置点如图8所示.通过分析可知，采用导坑法施工的安全性隐患较大，尤其是在施工过程中，最薄弱的环节是在工况六到工况七的开挖与支护阶段，中夹岩柱出现了较大的横向位移变化，可见运用侧壁导坑法，在开挖下侧土体时对中夹岩柱的扰动比较大，施工中应对该阶段加强观测并采取必要的应急措施.图9 0.2B净距5m埋深x方向位移Fig.9 X－direction displacement of0.2Bclear distance and 5mburied depth of tunnel图10 0.2B净距5m埋深y方向位移Fig.10 Y－direction displacement of0.2Bclear distance and 5mburied depth of tunnel4 结论（1）在施工中尽量减少对中夹岩的扰动，并采取充分合理的加固措施保证小净距隧道的稳定和支护结构安全.（2）Ⅴ级围岩条件下隧道的净距不能过小，分析表明，净距在0.2B时的中夹岩受力情况要比0.5B时危险得多，相应的围岩加固也变得艰难，所以对净距的取值一般不能小于0.5B.（3）在采用侧壁导坑法开挖隧道，在开挖下侧土体时对中夹岩柱的扰动比较大，施工中应对该阶段加强观测并采取必要的应急措施.【相关文献】［1］张顶立，王梦恕，高军，等.复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究［J］.岩石力学与工程学报，2003，22（2）：290－296.（Zhang Dingli，Wang Mengshu，Gao Jun.Construction Technique of Large－span Tunnel under Condition of Complicated Surrounding Rocks［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22（2）：290－296.）［2］张业民，周传璐，宋涛.隧道中高速列车震动所产生的路基动应力集中［J］.沈阳大学学报：自然科学版，2013，25（1）：65－68.（Gao Wei，Liu Chuanlu，Song Tao.Dynamic Stresses Concentrations of Tunnel Roadbed in High Speed Train Vibration［J］.Journal of Shenyang University：Natural Science，2013，25（1）：65－68.［3］文竞舟，张永兴，王成.基于接触应力反分析的隧道初期支护结构内力研究［J］.岩土力学，2011，32（8）：2467－2473.（Wen Jingzhou，Zhang Yongxing，Wang Cheng.Back Analysis of Internal Force of Initial Support in Tunnel Based on Touch Stress［J］.Rock and Soil 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Estimation of Rock Mass Modulus［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2006，43（2）：203－215.。

基于广义Hoek-Brown准则边坡稳定性分析强度折减法

基于广义Hoek-Brown准则边坡稳定性分析强度折减法陈昌富;翁敬良【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2010(21)1【摘要】目前的强度折减法大多基于Mohr-coulomb准则,而较少基于Hoek-Brown准则.为了在Hoek-Brown准则中实施强度折减法,并使其得到的结果与Mohr-coulomb准则中强度折减法得到的结果等效,本文利用Hoek-Brown准则参数m、s、σ_(ci)与粘结力c和内摩擦角φ之间的关系,在Hoek-Brown准则中同时对m、s实施强度折减,通过理论推导得到m、s折减系数之间的关系;并进一步推导得到m、s折减系数与基于Mohr-coulomb准则强度折减系数之间的关系;最后,由FLAC~(3D)软件建立计算模型,采用所确定的折减方法计算边坡的安全系数,并将该结果与极限平衡法所得到计算结果进行比较,结果表明:本文确定的折减方法与极限平衡法所得到的安全系数的相差仅1.76%,验证了本文所确定的强度折减法的可行性.【总页数】6页(P13-18)【作者】陈昌富;翁敬良【作者单位】湖南大学岩土工程研究所,湖南长沙410082;湖南大学岩土工程研究所,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TU457;P642【相关文献】1.基于广义Hoek-Brown强度准则的岩质边坡稳定性分析 [J], 陶纬;孙树林;李方;胡昭;宗岩2.基于广义Hoek-Brown准则的多参数强度折减法在边坡稳定性分析中的应用 [J], 刘昱君;刘明扬;杜文杰3.基于广义Hoek-Brown强度准则的岩质边坡稳定性分析 [J], 闫洪超;鲁杰;饶振兴;翟洪涛;刘浩;李立辰4.基于广义Hoek-Brown准则的边坡稳定性强度折减法数值分析 [J], 吴顺川;金爱兵;高永涛5.基于广义Hoek-Brown准则强度折减法的岩坡稳定性分析 [J], 李远耀;殷坤龙;代云霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。