基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面破坏模式上限研究
基于Hoek_Brown准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究
则应用经典 Hoek-Brown 经
式中：σ 1 ，σ 3 分别为岩体最大、 最小主应力；σ ci 为 岩块单轴抗压强度；GSI 为地质强度指标；mi 为常 数，可查表得到。 2.2 对岩体扰动系数 D 优化
验准则估算在弹脆塑性岩体中开挖隧洞围岩变形情 况，而应用 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)对岩体 开挖引起位移变化特征研究成果较少。
收稿日期：2010–02–25；修回日期：2010–03–29 作者简介：申艳军(1984–)，男，2007 年毕业于中国地质大学(武汉)土木工程专业，现为博士研究生，主要从事地下洞室围岩稳定性评价方面的研究 工作。E-mail：shenyanjun993@
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岩石力学与工程学报
最后为验证前面优化理论研究的合理性引入了一工程实例予以分析同时结合现场位移监测数据和数值模拟法对比结果表明本理论研究可有效反映隧洞开挖扰动变形特征及场地效应hoekbrown经验准则的推广应用具有一定启迪作研究原理及思路21hoekbrown经验准则2002hoekbrown经验准则2002较广义版hoekbrown准则最大不同是考虑爆破损伤和应力释放对围岩强度的影响引入了岩体扰动系数d用其对常数进行修正并去掉了阈值gsi1a其中100exp2814gsi1b100expexp15exp20分别为岩体最大最小主应力
2010 年
disturbance factor D from the Hoek-Brown empirical criterion(2002 edition) is reasonable； and it can calculate the eigenvalue of rock mass elastoplastic deformation caused by excavation disturbance and accurately obtain the radius of plastic ring. Furthermore，the empirical formula of deformation and excavation disturbance obtained by fitting can satisfy different engineering demands with certain rationality. This study can provide a methodological reference for researching the Hoek-Brown empirical criterion and the characteristics of rock mass elastoplastic deformation caused by excavation disturbance in underground caverns. Key words： rock mechanics； Hoek-Brown empirical criterion； excavation disturbance； sonic wave testing； plastic ring；site effect 本文基于 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)，首
Hoek-Brown破坏准则及其应用探讨
Hoek-Brown 破坏准则及其应用探讨作者：梁勇时二强刘文贤来源：《建筑与装饰》2019年第20期摘要本文介绍了; 破坏准则（2002）的发展及一般表达式，并详细叙述了准则中各参数的计算和确定方法。
利用该准则对某地下工程的玄武岩岩体强度参数进行了计算，将计算结果与国内水电规范的建议值进行了对比，对其差异进行了分析。
关键词破坏准则;强度参数;围岩类别;玄武岩引言破坏准则自1980年提出以来[1]，经过30多年的工程实践得到了充分的发展，在国际地下工程得到广泛的应用，被国际岩石力学工程协会（简称ISRM）确定为岩体力学参数的计算方法之一。
本文简要介绍了破坏准则的发展历程及其主要内容，并以玄武岩为例进行了应用探讨。
2 破坏准则（2002）2.1 一般化的破坏准则（2002）的表达式其中和为破坏面上的最大和最小主应力（MPa）;s和a为材料常数。
2.2 破坏准则（2002）中参数的确定（1）材料常数 mi 的确定mi为材料常数，与岩性相关，通过完整巖块三轴压缩强度拟合得出，在没有试验资料的条件下，Hoek等人在给出了不同岩性不同结构特征的mi的范围值，该表中mi值为完整岩块的材料常数。
（2）地质强度指标 GSI 的确定在地质强度指标的确定方法上，Hoek等人进行了大量的研究，实现了GSI的定量评价，分别提出了结合岩体的RMR和Q分类系统相关的GSI的确定方法[3]。
见下式。
GSI = 1.5Jcond89+RQD / 2式中Jcond89为结构面特征分值，RQD为岩体质量指标。
（3）扰动因子 D 的确定根据扰动程度大小确定扰动因子D，扰动因子最大可以设定为D=1，而对于爆破质量很好，扰动程度很低的岩体条件，可设定为D=0。
在准则中给出了相应的扰动实例。
3 岩体强度参数确定3.1 岩体单轴强度确定式（1），令=0，然后得出岩体的单轴抗压强度（MPa），如下述公式所示：3.2 岩体变形模量的确定基于完整岩块的模量值（Ei）来计算岩体变形模量的公式，如下述公式所示：Ei; = MR ×σci其中MR值在准则中给出了不同岩性的建议值。
隧道岩体稳定分析中Hoek—Brown强度准则的应用探讨
隧道岩体稳定分析中Hoek—Brown强度准则的应用探讨本文首先从广义角度上对Hoek-Brown强度准则进行了研究分析，并结合实际的工程施工案例，并结合Mohr- Coulomb强度准则在这一案例中的应用情况和效果，对Hoek-Brown强度准则在隧道岩体稳定分析过程中的使用进行了进一步的论证，并通过详细数据进行总结。
标签：隧道岩体Hoek-Brown 强度准则稳定性分析0引言在岩土力学的研究过程中所使用到的各个强度理论当中，Mohr- Coulomb 强度准则（下文称“MC强度准则”）是使用频率较高的一个，这一强度理论是以发生在岩土材料上的剪切破坏现象为基础诞生的，在破坏形式以拉为主或是工作状态处于低应力状态下的情况中，这一理论并不适用。
在节理岩体的破坏中，节理面剪切以及张拉破坏通常对整个破坏起着控制作用，使得这一强度准则难以达到期望目的。
而Hoek-Brown强度准则（下文称“HB强度准则”）的出现则对这一点进行了很好的弥补，经过不断的改进完善在隧道岩体的稳定分析中的使用越来越多。
1 Hoek-Brown强度准则的广义含义在上式中，地质强度指标量值表示为GSI；节理岩体扰动参数用D表示。
其存在主要是对节理岩体受应力松弛以及爆破破坏的扰动程度的一种考虑，其跨度从D=0的非扰动岩体到D=1的扰动性极强；节理岩体的表征参数用a表示；岩体破碎程度用s表示，其取值在0～1之间；岩石的软硬程度参数用mi表示，其取值区间在5～40之间.针对实践中较多使用的MC强度准则的一些问题，HB也提出了相应的岩体强度估算方法：在上式中σ3n=σ3max/σci在隧道工程施工中，可以通过下式对侧限应力的上限值进行计算，即：上式中，节理岩体的整体屈服应力用σcm表示；隧道埋深以H表示；节理岩体的重度用γ表示，同时，σcm可用MC强度参数等效确定：通过以上几式可以得出MC破坏准则的强度参数。
2工程实例2.1工程概况某地下水平矿山运输巷道，施工环境为岩性较差的砂岩，断面半径2m，走向与山脊基本垂直，围岩呈节理发育，初始应力状态的侧压比λ =1，σ h = σ v = 1.5 MPa，岩体弹性模量E rm =447.61 MPa，泊松比μ = 0.3，岩体重度为26. 0kN/m 3。
基于Hoek-Brown破坏准则的岩溶区圆形基础下伏孔洞冲切破坏上限分析
第51卷第1期2020年1月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.1Jan.2020基于Hoek−Brown破坏准则的岩溶区圆形基础下伏孔洞冲切破坏上限分析李亮1，曾中林1，王志斌2，李韬宇1(1.中南大学土木工程学院，湖南长沙，410075；2.湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭，411201)摘要：基于Hoek−Brown(H−B)破坏准则及相关联流动法则，构建圆形刚性基础下伏孔洞的轴对称冲切破坏机制；根据极限分析上限定理，计算冲切破坏机制的内能耗散功率和外力功率；利用变分原理，推导出冲切破坏曲面在x−z平面上投影函数的一阶导数，利用差分原理迭代出满足边界条件的破坏曲线，进一步得到在自由冲切和非自由冲切条件下的圆形基础极限承载力；并分析了岩体单一参数变化时，圆形刚性基础极限承载力的变化趋势和破坏模式。
研究结果表明：材料参数B对圆形基础的极限承载力的影响较为显著。
随着材料参数B的增大，圆形基础极限承载力不断减小，且趋势趋于平缓。
关键词：岩溶顶板稳定性；冲切极限承载力；变分法；差分原理；极限分析；Hoek−Brown破坏准则中图分类号：TU473.1文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）01-0134-11Upper bound punching failure analysis of circular foundationoverlying a cave in Karst area based on the Hoek−Brown failurecriterionLI Liang1,ZENG Zhonglin1,WANG Zhibin2,LI Taoyu1(1.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha410075,China;2.School of Civil Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan411201,China)Abstract:Considering the rigid circular foundation overlying a cave,the punching failure mechanism of overlying surrounding rocks was constructed based on the Hoek−Brown failure criterion and an associated flow rule.In the framework of the upper bound theorem of limit analysis,the work rate of internal energy dissipation and the power of external forces of the punching failure mechanism were calculated,and the first derivative of the failure surface function projected in the x−z plane was deduced through the variation method.The failure surface satisfied boundary conditions was obtained by the difference theorem.Further,the ultimate bearing capacity(UBC)of circular foundations under free punching and non-free punching conditions was calculated.And the UBC and failure mechanism trends of the rigid circular foundation were analyzed with a single parameter changing.The DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.01.016收稿日期：2019−01−12；修回日期：2019−03−28基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51478477)(Project(51478477)supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：曾中林，博士，从事道路与铁道工程研究；E-mail：***************第1期李亮，等：基于Hoek−Brown破坏准则的岩溶区圆形基础下伏孔洞冲切破坏上限分析results show that the material parameter B has a great effect on the UBC,which decreases constantly with the increases of B,and the trend becomes gentler.Key words:stability of cave roof;ultimate punching bearing capacity;variation method;difference theorem;limit analysis;Hoek−Brown failure criterion我国幅员辽阔，岩溶地质分布十分广泛。
对“基于Hoek-Brown准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究”的讨论
第 30 卷
第4期
侯公羽等：对“基于 Hoek-Brown 准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究”的讨论
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式(*)表明，波速 Vp 和弹性模量 Em 成平方关系。 令人质疑的是，原文推导的式(2)～(5)在原文中的学术 价值，似乎仅仅是为证明“波速 Vp 和弹性模量 Em 成平方关 系”而提供理论基础，但最终，还是引用了孙金山和和卢文 波[4]才得出这个结论。那么，作者为何不放弃对原文式(2)～ (5)的推导，而像孙金山和和卢文波[4]那样直接引用前人现成 的成果(即式(*))呢？ 为了说明一个问题，如果有多种方法可选，应该选用最 简单的方法，而不应舍简就繁。 ② 原文推导的式(7)～(9)，在本质上，与孙金山和和卢 文波[4]中推导的式(8)和(10)无任何差异。因为，按照孙金山 和 卢 文 波 [4] 的 定 义 J Vm / Vum 和 原 文 的 定 义 (Vum Vm ) / Vum ， 可以看出， 他们之间就是 J 1 的关系。 因此， 原文推导的式(9)和孙金山和和卢文波[4]中推导的式(10)在本 质上是同一个公式。 令人质疑的是，原文为何不直接引用孙金山和和卢文 波[4]中推导的式(10)而要再推导一遍呢？ (3) 问题三： 原文对Hoek-Brown 经验准则(2002版)进行 了如下简化处理，令
④ 按照原文的意思， Pe 是塑、 弹性交界面径向应力集 中的比例换算值( pe 即为塑、弹性交界面径向应力集中值)。 那么，在式(***)中略去等号部分，直接用不等号的关系式
Pi≥Pe 或 Pi＜Pe 来判断围岩处于弹、塑性状况的变形，也是
错误的做法。 因为， Pi 是巷道周边支护结构的支护力 pi 的比例换算 值，而 Pe 是塑、弹性交界面处径向应力值， pe 的比例换算 值， Pi＜Pe 永远成立， Pi≥Pe 永远不可能出现，用 Pi 和 Pe 做 判断是无道理的。 C. Corronza-Torres 和 C. Fairhurst[5-6]给出了判断围岩处 于弹、塑性状况变形的判据，即 Pi≥Pi cr 或 Pi＜Pi cr ，其中 Pi cr 为围岩发生弹性变形时在巷道周边处需给予的支护力 pi 的 比例换算值的极限值。 (5) 问题五：对 Pe 的求解，原文用C. Carranza-Torres和 C. Fairhurst[6]的公式： Pe 1 1 16 S0
基于Hoek-Brown准则的隧道开挖面安全系数模拟
基于Hoek-Brown准则的隧道开挖面安全系数模拟黄阜;张芝齐;王芬;冯源【期刊名称】《交通科学与工程》【年(卷),期】2018(034)001【摘要】目前,大多数隧道开挖面稳定性研究都是基于线性 Mohr-Coloumb 破坏准则进行的,而 Mohr-Coloumb破坏准则并不能很好地评估松散破碎岩体的强度.针对这一研究现状,利用有限差分软件,模拟盾构隧道在松散破碎围岩中的掘进过程,并通过在模拟过程中采用 Hoek-Brown破坏准则,得到隧道开挖面安全系数的数值解.以长沙地铁2号线为工程背景,构建数值模型,计算得到了盾构隧道开挖面安全系数,验证了数值模拟的可靠性.研究结果表明:盾构隧道开挖面安全系数随着开挖面的支护力和Hoek-Brown参数(GS I 和m i)的增加而增加.【总页数】7页(P33-39)【作者】黄阜;张芝齐;王芬;冯源【作者单位】长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙 410114【正文语种】中文【中图分类】U453.1【相关文献】1.基于广义Hoek-Brown准则的边坡安全系数间接解法 [J], 林杭;曹平;李江腾;王军2.基于Hoek-Brown准则的小净距隧道围岩稳定性数值模拟分析 [J], 石光3.基于Hoek-Brown准则点安全系数的边坡稳定性分析 [J], 蒋青青4.基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面挤出破坏上限研究 [J], 李在蓝;祝解;;5.基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面支护力上限研究 [J], 黄阜;王芬;张芝齐;凌同华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
霍克布朗强度准则的研究进展
霍克-布朗强度准则的研究现状摘 要 1980年 E. Hoek 和E. T. Brown 提出了Hoek-Brown(H-B)强度准则，已充分得到岩石力学与工程研究者的认同，并进行研究和应用。
首先系统地阐述 H-B 强度准则研究进展：E. Hoek 和 E. T. Brown 对 H-B 强度准则的研究成果、三维 H-B 强度准则、H-B 强度准则岩石和岩体参数研究、考虑层状节理的 H-B 强度准则及其参数的各向异性研究，再对过去 30 a 国内外基于 H-B 强度准则工程应用的成果进行总结。
关键词 岩石力学；Hoek-Brown 强度准则；研究进展；岩体 1 引言1980年E.Hoke 和E.T.Brown 通过对几百组岩石三轴试验资料和大量岩土现场试验成果的统计分析，结合岩石性状方面的理论研究成果和实践检验，提出来迄今为止应用最为广泛、影响最大的岩石强度准则—Hoke-Brown （H-B ）强度准则。
多年来，经过大量研究人员的不断发展和完善，形成了较为完整的体系。
H-B 强度准则可以应用于岩石和岩体，参数可以通过常规室内试验、矿物组成和不连续面描述获取。
H-B 强度准则可以反映岩石和岩体固有的非线性破坏的特点，以及结构面、应力状态对强度的影响，能解释低应力区、拉应力区和最小主应力对强度的影响，并适用于各向异性岩体的描述等。
传统的H-B 强度准则有很多优点，但也存在一些不足:如不能考虑中间主应力的影响、难以准确确定准则中的参数、对各向异性明显的节理岩石适用性差等[1]。
为解决这些问题，近30a 来广大研究者，尤其是中国学者倾注了极大的精力，并取得了显著的成果。
2 H-B 强度准则研究进展2.1 H-B 强度准则提出和发展H-B 强度准则是由E. Hoek 和E. T. Brown 于1980年首次提出的，可反映岩石破坏时极限主应力问的非线性经验关系，其表达式为[2]：5.03311⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=c i c m σσσσσ （1）式中：1σ，3σ分别为最大、最小压应力(MPa)；c σ为岩石单轴抗压强度(MPa)；i m 为岩石量纲一的经验参数，反映岩石的软硬程度，取值范围为 0.001～25.0。
深埋隧道塌方的上限分析与风险评估研究
硕士学位论文深埋隧道塌方的上限分析与风险评估研究作者姓名：李育林学科专业：土木工程学院（系、所）：土木工程学院指导教师：杨小礼教授中南大学2012 年 5 月分类号UDC 密级硕士学位论文深埋隧道塌方的上限分析与风险评估研究Upper bound analysis and risk assessmentfor collapse of deep tunnel作者姓名：李育林学科专业：土木工程学院（系、所）：土木工程学院指导教师：杨小礼教授论文答辩日期答辩委员会主席中南大学2012 年 5 月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。
与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。
同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。
作者签名：导师签名日期：年月日摘 要塌方是隧道施工过程中一种典型的事故，不仅延误工期，还会造成巨大财产损失，甚至造成人员伤亡，对整个社会造成不利的影响。
因此，为了避免塌方事故的发生，对隧道围岩破坏及塌方机理的研究有着重大意义。
本文以广州龙头山隧道——深埋段大断面公路隧道为研究对象，采用极限分析方法对隧道的塌方范围进行理论推导，并采用数值软件进行数值计算，从而研究塌方的发展规律。
论文主要完成以下几方面的工作：(1)通过文献查阅和现场调研，分析了隧道塌方的分类及其主要影响因素。
hock-brown破坏准则下深埋硐室围岩压力上限解
摩尔库伦准则下层状围岩隧道支护应力的上限解
摩尔库伦准则下层状围岩隧道支护应力的上限解
姚广
【期刊名称】《山西交通科技》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】在摩尔库伦准则下,利用极限分析理论构建隧道支护反力塌落模型和机动速度场,通过推导支护结构内部能量耗散与外部功率方程,得出层状围岩隧道支护反力的上限解.
【总页数】3页(P64-66)
【作者】姚广
【作者单位】湖南科技大学,湖南长沙 411201
【正文语种】中文
【中图分类】U451
【相关文献】
1.非线性破坏准则下浅埋隧道支护参数上限解 [J], 张佳华;张标
2.基于摩尔库伦准则的球壳自重应力弹塑性分析 [J], 柏东良
3.Hock-Brown破坏准则下深埋硐室围岩压力上限解 [J], 张道兵; 马宗宇; 曹振兴; 杨文国; 凌涛; 熊胜
4.高地应力水平层状Ⅲ级围岩隧道支护结构变形控制措施研究与实践 [J], 朱麟晨
5.论圆形断面井巷围岩弹塑性应力莫尔-库伦准则解答 [J], 李铀;彭意
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于胡克布朗失效准则对洞穴和隧道崩塌机理进行极限分析
基于Hoek–Brown 破坏准则洞穴和隧道坍塌机理的极限分析M. Fraldi F. Guarracino摘要对隧道和天然洞穴的坍塌状况进行可靠的预测至今仍然是岩石力学最困难的任务之一。
通过参考Hoek–Brown破坏准则，利用塑性理论和变分法经典工具，可以得到一个准确的解决方法。
所得到的公式很简单，并且跟经验方法和数值分析比较非常有用。
本文还提出并且讨论了一些使用广泛的软件包的的范例。
1.引言洞穴顶部的坍塌与否是一个发生在隧道、天然洞穴和煤矿中涉及岩土工程的实际问题。
普遍认为，这个问题十分的复杂，岩石稳定性在很大程度上被原位岩石力学性能的不确定性和岩石表面存在的裂缝、破碎面所影响。
因此，自从太沙基的几个理论被提出来进行安全度评估，由于它们的简单性，这些经验方法一直被广泛的使用。
然而，得到的结果因人而异，并且它们的适用性很大程度上依赖于设计者的判断和专业技能。
有限元分析，也经常采用来评估这类问题的安全度，但是在建模和结果验证上出现麻烦。
因此，研究一个健全的、可以评估哪种岩石材料不会破碎并且垂直下落的力学手段会是极其有用的。
一般说来，洞穴安全度分析对于执业工程师来说，是很有用的。
目前的工作从李普曼提出的经典方法上转移了，尽管该方法十分简单，并在多方法评估中被广泛地使用了几十年。
该文用Hoek–Brown破坏准则代替Mohr–Coulomb屈服准则，并且更重要的是，通过塑性理论结合变分法经典工具，可得到一种解决方法。
事实上，自从基于李普曼方法的程序的缺点集中在，很难找到一个有用的坍塌荷载的下限值，人们开始致力于研究一种严谨的变分程序。
该程序通过一种运动学手段，可以直接分析坍塌荷载的最小值。
由于塑性上限理论和在考虑的结构的内部，这种运动学手段被认为可以解出这类亟待解决的问题的有效坍塌荷载。
从本质上来说，这个方法被建议用来弥补理想的连续可塑性与为物理分离和开挖洞室顶部、天然洞穴材料的重力作用区域所做的实用设计之间的差别。
基于Hoek-Brown强度准则的隧道围岩参数智能反分析
泛应用。本文基于 Ｈｏ ｅ ｋ—Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ强度准则 ， 首先利用敏感性分析理论对 Ｈ ｏ ｅ ｋ—Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ准则中 ４个参数进行了敏感性
分析 ， 然后编制遗传 一粒子群反分析程序进行 隧道 围岩物性参数 的反分析。基于反演分析 得到 的围岩力 学参数 ， 对 下一步施工产生的影响进行 预测 ， 取得了 良好效果 ， 验证 了所提方法准确 、 可靠 ， 具有一定 的适用性 。 关键 词 ： 隧道工程 ； 围岩 ； Ｈ ｏ ｅ ｋ —Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ强度准则 ； 反分析 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ １ ３ ． ６ ２
感性 ， 然 后 利用 编 制 的遗传 ～ 粒子 群 反分 析 程 序反 演 围岩 力学参 数 。根据 反分析 得 出的 围岩 力学参 数 进行正 演计算 ， 对相 临开 挖 面 的 围岩 变 形 及应 力 状
与一般工程材料的重大差别在于它是被结构面纵横 切割 ， 把岩体分割成形状不一、 大小不等的块体， 从 而形成具有一定结构的多裂隙体， 致使岩体失去了 它原有 的连 续 性 和坚 固完 整 性 ¨ Ｊ ， 因此 节理 岩 体
２ ５ 时产生突变这个问题 ， 引进了一个岩体扰动 因子
Ｄ， 从而使得经验公式 在 Ｇ Ｓ ／ ＝ ２ ５时仍然 连续 ’ ，
亦即最新 （ ２ ０ ０ ２版 ） 的基 于 Ｇ Ｓ Ｉ 法 的广义 Ｈ ｏ ｅ ｋ—
Ｂ ｒ ｏ Ｗ ｎ 强度准则。其计算表达式如下 ：
ｏ ｒ ｌ ： ｒ ｏ ３ ＋ ｒ ｏ 。 （ ｍ ６ ＋ ｓ ） 。
在 岩体工 程 中得到 迅速 发展 。
其 中
ｅ ｘ ｐ （
基于HOEK-BROWN软化模型的支护结构稳定性分析
第51卷第2期2020年2月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.2Feb.2020基于HOEK-BROWN软化模型的支护结构稳定性分析苏永华，邹宇恒(湖南大学土木工程学院，湖南长沙，410082)摘要：根据HOEK-BROWN强度准则，引入计算岩体峰后地质强度指标及其强度参数的方法，并总结岩体临界软化参数η*的计算方法，分析不同因素对η*的影响。
基于锚喷组合支护特征曲线，利用收敛−约束原理分析开挖方法和支护时机对隧道支护结构稳定性的影响。
研究结果表明：采用不同开挖方法获得的围岩特征曲线和纵向变形曲线存在差异；与弹塑性模型相比，采用应变软化模型计算得到的支护结构稳定性系数更高；采用台阶法开挖能大大提高隧道支护结构稳定性系数；距离开挖面越远处设置支护可以使其稳定性系数更高，但不利于围岩变形的控制，在实际支护设计中，应综合考虑支护结构稳定性和围岩变形控制这2个因素。
关键词：HOEK-BROWN强度准则；应变软化模型；开挖方法；支护时机；收敛−约束原理；稳定性系数中图分类号：TU91文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）02-0453-11Stability analysis of support structure based on HOEK-BROWNstrain-softening modelSU Yonghua,ZOU Yuheng(College of Civil Engineering,Hunan University,Changsha410082,China)Abstract:Based on HOEK-BROWN strength criterion,the method of calculating the post-peak geological strength index of rock mass and its strength parameters was introduced,and the calculation method of the critical softening parametersη*of rock mass was summarized.The influence of different factors on the critical softening parametersη*of rock mass was analyzed.Based on the anchor-spray combined support characteristic curve,the convergence-confinement principle was used to analyze the influence of excavation method and support timing on the stability of tunnel support structure.The results show that the ground reaction curves and longitudinal deformation profiles obtained by different excavation methods are pared with the elastic-plastic model,the stability coefficient of the supporting structure calculated by the strain softening model is higher.Excavation scheme of bench method can greatly improve the stability coefficient of the tunnel support structure.The larger distance from the excavation surface can lead to a higher stability coefficient of support structure,but it is not conducive to the control of surrounding rock deformation.In actual situations,the two factors of the stability of the support structure and the deformation control of the surrounding rock should be considered DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.02.019收稿日期：2019−04−20；修回日期：2019−06−22基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51878266，51578232)(Projects(51878266，51578232)supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：苏永华，博士(后)，教授，从事岩土工程可靠度等研究；E-mail:*******************第51卷中南大学学报(自然科学版)comprehensively.Key words:HOEK-BROWN strength criterion;strain-softening model;excavation method;support timing; convergence-confinement principle;stability coefficient近年来，伴随着我国山区交通基础设施的快速发展，隧道已逐渐成为重要组成部分。
基于自定义本构模型的盾构隧道开挖面极限支护力研究
基于自定义本构模型的盾构隧道开挖面极限支护力研究黄阜;李在蓝;朱亮;杨欢【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2016(013)005【摘要】为了分析岩土体的非线性破坏特性对盾构隧道的开挖面极限支护力的影响，利用FLAC3 D提供的二次开发平台，开发基于非线性Mohr－Coulomb破坏准则的自定义本构模型。
调用该本构模型对盾构隧道的施工过程进行数值模拟，得到非线性M－C破坏准则作用下盾构隧道开挖面极限支护力的数值解。
利用切线法将非线性Mohr－Coulomb破坏准则引入上限分析的能耗计算中，获得非线性破坏准则作用下盾构隧道开挖面支护力的上限解。
通过将数值解和上限解进行对比，证明采用自定义本构模型计算的盾构隧道开挖面极限支护力是正确的。
【总页数】7页(P891-897)【作者】黄阜;李在蓝;朱亮;杨欢【作者单位】长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114; 长沙理工大学桥梁工程安全控制技术与装备湖南省工程技术研究中心，湖南长沙410114;长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114;长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114;长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114【正文语种】中文【中图分类】TU921【相关文献】1.曲线盾构隧道开挖面极限支护力研究 [J], 王国富;郑涛;王渭明;路林海;孙捷城2.富水砂层盾构隧道开挖面主动破坏极限支护力研究 [J], 梁禹;阳军生;陈相宇3.基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面支护力上限研究 [J], 黄阜;王芬;张芝齐;凌同华4.黏性土地层中盾构隧道开挖面极限支护力理论解 [J], 李奥; 张顶立; 孙振宇; 曹利强; 李然5.基于盾构隧道开挖面失稳模式的楔形体模型及支护力研究 [J], 管晓明;金昕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同饱和度下破碎软岩隧道掌子面破坏范围上限分析
第 46 卷第 6 期 2015 年 6 月
杨子汉，杨小礼，张佳华，李永鑫 (中南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410075)
摘要：基于构建的隧道掌子面二维多块体滑移破坏模式，将非线性 Hoek−Brown 准则与软岩强度随饱和度变化关 系相结合，借助极限分析原理和数值优化手段，提出一种在不同饱和度下估算隧道掌子面破坏范围的计算方法。 以广西瑶寨隧道突水突泥事故作为算例，计算得到不同饱和度下隧道掌子面的破坏范围。研究结果表明：岩体的 抗压强度随饱和度的提高逐渐减小，且通过参数转换得到的黏聚力与内摩擦角也随之减小；隧道掌子面破坏范围 和支护力随饱和度的增大而增大；当饱和度为 0.8 时，破坏面已延伸至地表，此时维持掌子面稳定的最小支护压 力为 651.541 kPa；在破坏面扩大延伸的过程中，若不采取相应的处理措施，则隧道掌子面将产生突水突泥、塌方 等地质灾害。该方法最大的优点是凭借少量的试验参数就能确定隧道掌子面的破坏范围，可作为隧道设计施工中 的一种估算方法。 关键词：破碎软岩；隧道掌子面；饱和度；上限分析；突水突泥 中图分类号：U 451 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2015)06−2267−07
中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)
Vol.46 No.6 June 2015
基于多对数螺旋曲线破坏机构的富水软岩隧道开挖面支护应力分析
基于多对数螺旋曲线破坏机构的富水软岩隧道开挖面支护应力
分析
许敬叔;刘俊;路德春;杜修力
【期刊名称】《北京工业大学学报》
【年(卷),期】2024(50)5
【摘要】为了避免对胡克-布朗准则进行任何线性化处理,将广义胡克-布朗(generalized Hoek-Brown, GHB)强度准则直接引入到开挖面稳定性分析中,基于极限分析理论构建了富水地层浅埋隧道开挖面多对数螺旋线破坏机构。
在考虑孔隙水压力的作用下,推导出能量平衡方程,得到开挖面极限支护应力表达式,并且通过程序优化得到支护应力最优上限解。
在此基础上,分析了GHB强度参数、孔隙水压力系数、岩土体重度以及隧道埋深比对开挖面稳定性的影响。
最后通过归一化处理得到不同情况下的开挖面极限支护应力稳定性图表,通过该图表能够快速便捷地获得富水地层隧道开挖面维持稳定性所需的极限支护应力,为盾构隧道初步设计提供理论依据。
【总页数】12页(P571-582)
【作者】许敬叔;刘俊;路德春;杜修力
【作者单位】北京工业大学岩土与地下工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U461;TP308
【相关文献】
1.支护结构对富水软岩隧道变形及应力影响的模型试验
2.富水砂层盾构隧道开挖面主动破坏极限支护力研究
3.香丽高速富水软岩隧道拱顶支护力的上限分析
4.山区富水软岩隧道开挖稳定性分析研究
5.深埋软岩隧道开挖地应力场与围岩破坏机制分析
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基于极限分析上限法的地震作用下分层地基盾构隧道开挖面稳定性研究
基于极限分析上限法的地震作用下分层地基盾构隧道开挖面稳定性研究张治国;罗杰;朱正国;PAN Y T;孙苗苗【期刊名称】《岩土力学》【年(卷),期】2024(45)4【摘要】目前针对盾构隧道开挖面稳定性的研究还较少考虑土体分层特性和地震作用的耦合影响,因此构建了一种在分层土体中考虑地震作用的开挖面三维对数螺旋破坏模型进行研究。
首先,将地震引起的动态响应通过拟静力法简化为水平和竖直两个方向上的惯性力作用;其次,在均质土体中的三维对数螺旋破坏机制的基础上,将其改进为适用于分层土体的三维对数螺旋破坏机制;再次,根据上限定理,在虚功率方程中引入地震惯性力所做功率,得到考虑土体分层特性和地震作用条件下的盾构隧道开挖面支护力的上限解;最后,将上限理论解与三维数值模拟结果和既有模型试验结果进行对比,得到了较好的一致性。
此外,针对水平地震加速度系数和地层厚度对关键物理特征进行了影响因素分析。
结果表明,当比例系数ζ>0时,极限支护力随水平地震加速度系数的增大显著增大;当kh<0时,极限支护力随水平地震加速度系数增大而增大的趋势减弱。
当水平地震加速度系数kh=0时,即在无地震作用情况下,归一化极限支护力不随ζ的变化而变化;在上硬下软土层中,下部土层厚度比的增大会引起极限支护力的增大,在上软下硬土层中,下部土层厚度比的增大会引起极限支护力的减小。
【总页数】13页(P1201-1213)【作者】张治国;罗杰;朱正国;PAN Y T;孙苗苗【作者单位】上海理工大学环境与建筑学院;石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室;新加坡国立大学土木与环境工程系;浙大城市学院土木工程系;浙大城市学院城市基础设施智能化浙江省工程研究中心【正文语种】中文【中图分类】TU457【相关文献】1.高水压条件下盾构隧道开挖面极限上限法研究2.斜坡条件下盾构隧道开挖面稳定极限上限研究3.基于拟动力法的地震作用下隧道掌子面动态稳定性上限分析4.地下水渗流作用下的盾构隧道开挖面安全系数上限分析5.基于拟静力法的地震作用下隧道掌子面动态稳定性上限分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于开挖面实际破坏模式的盾构隧道稳定性分析模型
基于开挖面实际破坏模式的盾构隧道稳定性分析模型
胡欣雨;张子新
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2013(47)9
【摘要】基于开挖面实际破坏模式,考虑分层土体的差异性和土体拱效应,对太沙基松动土压力计算公式进行修正,提出了一种新型楔形体计算模型,并由此算出开挖面的临界支护压力.结果表明:上覆土压力影响临界支护压力的取值,且随着隧道埋深的增加,其影响程度急剧增大;所得开挖面的临界支护压力的大小与楔形体张开角α及其倾角θ密切相关,当α=90°-θ时,可以确定所对应的临界支护压力值.同时,通过工程实例,验证了所提出的新型楔形体计算模型及临界支护压力确定方法的可靠性.【总页数】8页(P1469-1476)
【关键词】盾构隧道;稳定性;新型楔形体模型;开挖面支护压力
【作者】胡欣雨;张子新
【作者单位】上海应用技术学院城市建设与安全工程学院;同济大学土木工程学院地下建筑与工程系
【正文语种】中文
【中图分类】U455.43
【相关文献】
1.基于流-固耦合的盾构隧道开挖面稳定性研究 [J], 康志军;谭勇;李金龙
2.基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面挤出破坏上限研究 [J], 李在蓝;
祝解;;
3.砂土地层中不同支护模式下盾构隧道开挖面稳定性研究 [J], 武军;廖少明;王坤
4.基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面支护力上限研究 [J], 黄阜;王芬;张芝齐;凌同华
5.基于云模型的盾构隧道开挖面稳定性评价 [J], 刘敦文;贾昊燃;周唱晓;贡永志;刘则悦
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主要研究内容如下:(1)根据盾构隧道开挖面在不同支护力下的破坏特征,构建了由任意线型的曲线构成的塌落和挤出两种上限破坏机制;(2)基于Hoek-Brown破坏准则和极限分析上限定理,分别计算了塌落和挤出两种破坏机制中的外力功率和内能耗散功率,构建这两种模式下破坏面方程的上限目标函数,在此基础上利用变分法推导出破坏面方程上限解;(3)利用隧道开挖面破坏面上限方程绘制出塌落和挤出两种破坏模式下破坏面的形状,分析了不同参数对隧道开挖面破坏面的影响规律;(4)利用数值模拟软件FLAC3D,通过模拟盾构隧道的掘进过程,得到盾构隧道开挖面塌落和挤出破坏的数值解,将破坏面数值解与上限解进行对比,验证了理论计算的正确性;(5)结合长沙地铁二号线某区间隧道,运用本文方法计算了挤出破坏模式下隧道破坏面的数值解和上限解,并将得到的数值解和上限解进行了对比,再次验证本文计算方法的正确性。
基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面破坏模式上限研究
随着我国城市化进程的加速和城市人口比例的提高,交通拥堵和城市建设用地紧张等“城市病”成为制约城市可持续发展的首要问题。作为轨道交通的一种形式,地下铁道不占用地表的空间,而且具有快速、安全、准时等优点,成为解决我国各大城市交通问题的首选方案。