基于Hoek-Brown强度准则的软岩强度参数获取方法研究

岩土体工程中如何可靠地获取岩体的力学参数一直是岩石力学所面临的重要问题,基于广义的Hoek-Brown强度准则,结合国标中对岩体结构类型划分与岩体结构面条件总评分,构建新的地质强度指标GSI量化取值表,获取岩体的GSI范围量化值,结合Roc Data数据处理软件,拟合出岩体的剪切强度包线,获取岩体的物理力学参数,与工程实例中获取的现场直剪试验数据进行对比分析,分析此方法的合理性。     

基于Hoek-Brown准则的小净距隧道节理围岩稳定性研究

结合重庆东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥渝中区连接隧道小净距段施工,采用Hoek-Brown 强度准则估算出节理岩体的力学参数,建立基于Hoek-Brown 强度准则的有限元分析模型,对隧道施工过程中节理围岩的位移、应力和塑形区特征进行研究,获得隧道施工过程中围岩位移变形较大点以及应力集中区域,并提出监控量测和加强支护的范围。     

Mohr-Coulomb与Hoek-Brown强度准则在浅埋偏压隧道数值模拟中的对比

在隧道建设中,因地形限制,常常遇到浅埋偏压等复杂情况,若再加上隧道围岩破碎、围岩条件较差,则会使隧道的施工设计难度大大增加。在对该类隧道进行数值模拟时,强度准则的选择对模拟结果的影响至关重要。Mohr-Coulomb(M-C)强度准则和Hoek-Brown(H-B)强度准则是隧道数值模拟研究中较为常用的两种强度准则。为了对这两种强度准则进行数值模拟对比研究,以贵阳市黔春大道七冲村二号隧道为工程背景,分别基于M-C强度准则和H-B强度准则,运用FLAC3D5.0建立三维模型,结合现场监测数据,从位移、应力两方面对模拟结果进行对比分析。结果表明:由于H-B强度准则将围岩视为非连续介质,反映了岩体非线性破坏的特点,考虑了岩体中的结构面等因素对强度的影响。因此,相比基于M-C强度准则的模拟结果,基于H-B强度准则的模拟结果的位移、应力值更大,且受到偏压的影响也更大,位移矢量及主应力迹线的偏转角度更大;但是在低应力状态下,M-C强度准则的适用性仍较好,因此在浅埋段中,基于两种强度准则的模拟结果在变形的发展趋势上以及应力重分布的情况都大致吻合;与现场监测数据相对比,两种模拟结果的水平位移变化与监测结果的趋势大致相同,但基于H-B强度准则的模拟结果相关性更好。     

公路边坡岩体的软化时效特性研究

在对岩体软化试验资料进行统计分析的基础上,首次提出了将软岩强度指标的变化按照饱和状态与非饱和状态分别采用不同的数学关系式进行描述的方法,其结果更能客观反映软岩的浸水或饱水软化特性.从工程岩体稳定性分析角度出发,非饱和状态下重点考察软岩强度与含水率关系;饱和状态下主要考虑软岩强度与饱水时间之间的数学关系.提出了应用Hoek-Brown准则推求软岩岩体浸水或饱水条件下的抗剪强度参数软化规律.在汝郴高速公路沿线某软岩边坡软化试验成果基础上研究了边坡岩体的抗剪强度软化关系;利用数值分析方法研究降雨软化条件下的稳定性,结果表明岩体软化效应对边坡稳定性评价有至关重要的影响.     

禹登高速公路槐树坪隧道岩体质量评价研究

为选择合理的开挖、支护方式,对禹登高速公路槐树坪隧道进行岩体质量评价。在阐述该隧道工程地质条件的基础上,先后用BQ分级法、RMR分级法和Q分级法对岩体参数进行评分及岩体级别确定。通过岩体声波测试和岩石力学试验,基于Hoek-Brown准则从而预测岩体的力学参数,为岩石工程设计和施工提供了依据。     

云南勐捧隧道地应力场研究分析

为了解云南勐捧隧道洞身部位的地应力状况,采用水压致裂应力测量方法在2个钻孔中进行原地应力测量和应力方向印模测定,分析测点附近主应力方向和应力场状态。依据隧道工程区周边区域的应力数据,基于Hoek-Brown准则和RocLab 对工程区的岩体强度以及变形模量进行了估算,结合工程附近地应力随深度变化, 运用Sheorey 模型对工程区地应力状态进行预测, 预测结果与该区域周边的应力值整体较一致。     

基于广义 Hoe k-Brown准则的节理软岩边坡稳定性区间分析

岩体力学参数的选取对岩土工程稳定性分析至关重要,但受地质因素的不确定性及人员的主观性,参数的选取较大程度影响到边坡稳定性评价的合理性。基于此,将区间理论引入到参数的取值及稳定性分析的过程中,使所求得的稳定性系数为一阈值,区间值可表示出岩体力学参数与边坡安全系数的可能变动范围,比选用定值计算分析合理一些。同时文中采用节理特征系数 Jc与岩块体积数 Vb的数学表达式共同量化地质强度指标 GSI的取值,比选用 Sonmez．H的表格量化 GSI法更具有客观性。以湖南省永吉高速某节理型软岩边坡为工程实例,验证了采用基于广义 Hoek-Brown准则的岩质边坡稳定区间分析的便捷性、可行性和稳健性。     

顶部存在隐伏溶洞的深埋隧道安全系数研究

目前,大多数岩溶隧道围岩稳定性研究是基于Mohr-Coloumb线性破坏准则进行的,而Mohr-Coloumb破坏准则并不能较好地体现岩体的非线性破坏特征。文中利用有限差分软件FLAC~(3D)模拟岩溶地区深埋隧道的开挖过程,调用Hoek-Brown本构模型,得到Hoek-Brown非线性破坏准则作用下岩溶隧道围岩安全系数的数值解,并对不同参数作用下围岩安全系数的变化规律进行分析。结果表明,顶部存在隐伏溶洞的深埋隧道围岩安全系数随隧道支护力、围岩抗压强度、地质强度指标GSI及m_i的增大而增大,随溶腔压力的增大而减小。     

某断层破碎带致灾滑坡的变形机理分析与治理探讨

随着越来越多的高速公路在山区的建设,不可避免遇到大量的不良地质,尤其在受区域性的褶断带改造的岩体中开挖边坡,极易诱发工程滑坡,滑坡产生的速度快、规模大。以在某高速公路建设的边坡施工中修建便道及清表时,触发某边坡产生较大规模的滑坡为例,通过地质调查、钻探、物探等工作,查明滑坡区的地质构造、岩土特征等。对较易通过室内剪切试验获得抗剪强度指标的岩土层采用Mohr-Coulomb破坏准则;对不易通过剪切试验获得其抗剪强度指标的岩土层,则采用Hoek-Brown破坏准则对滑坡体开展数值分析。并与现场监测数据、地表滑移特征进行对比,分析滑坡产生破坏变形的机理及主要诱发因素,验证岩土层采用Hoek-Brown破坏准则进行判别的可靠性。并利用反分析的结果,结合路基开挖,通过数据模拟分别采用放坡、排水或加固进行滑坡处治方案的评估,以达到最优的处治目的。     

用遗传算法计算非线性功能函数的可靠度

基于可靠度指标的几何涵义,介绍了遗传算法在岩土工程可靠度分析中的实现过程。应用遗传算法对三维岩体强度Hoek-Brown准则进行了可靠度分析,并用蒙特卡罗法(M-C)法进行了检验。结果表明:遗传算法由于其全局优化的特性,使得它在高次非线性和复杂功能函数的可靠度计算方法比其它方法具有更好的性能。     

基于Hoek-Brown准则的强度等效方法对比及应用研究

为准确评价围岩稳定性,通常利用FLAC3D中的遍布节理模型,并采用Mohr-Coulomb强度准则开展模拟计算,但由于其本质上是将层状岩体视为各向同性,因此模拟结果与现场监测值相比误差较大。基于修正的Hoek-Brown准则,将其在■平面与Mohr-Coulomb强度准则分别进行瞬时等效、最佳一次逼近,推导出相应的等效强度公式。利用该公式计算得到不同倾角岩体的等效强度参数,并导入FLAC3D遍布节理模型,研究渝湘高速共和隧道段围岩稳定性。结果表明:1)采用2种方法对岩体参数进行修正,隧道开挖后关键点变形均大于修正前,更接近实测值; 2)瞬时等效修正所得偏应力σ_1-σ_3值小于修正前,而最佳一次逼近修正所得σ_1-σ_3值始终大于修正前,且随倾角变化趋势与修正前相同; 3)2种修正法均可用于岩体参数修正,经过对比分析认为最佳一次逼近修正效果更佳。     

基于Geo-slope的岩质边坡稳定性参数敏感性分析

基于Geo-slope极限平衡软件,以典型公路路堑边坡为例,基于控制变量法的原理,重点讨论了岩体材料强度参数对边坡稳定性的影响。针对实际工程问题,由现场试验确定岩体Hoek-Brown强度参数的取值范围。为了进一步确定Hoek-brown参数等因素影响边坡稳定性的显著性,采用正交试验方法获得多因素条件下的边坡安全系数,并由F检验确定了岩体破碎程度等因素对边坡稳定性的影响大小。计算结果表明,岩体的破碎程度对边坡稳定性的影响最为显著。最后,采用FLAC3D模拟对比了边坡锚杆支护前后的稳定状态,为边坡工程治理提供了有力的指导。     

基于岸坡稳定性的深切峡谷区桥墩选址研究

岸坡的整体稳定是深切峡谷区高速公路建设的关键因素,文中以某特大桥主墩选址为背景,根据国标中岩体结构的划分与Jcond₈₉对结构面等级划分方法,结合RMR₈₉分类法中考虑地下水对结构面条件评分的影响,构建新的GSI量化取值表。基于Hoek-Brown强度准则,获取岩体在一定应力条件下的非线性强度参数取值。计算主墩的稳定性,并通过离散元数值分析方法进一步分析岸坡的变形与位移情况。结果表明,当主墩位于K39+030与K39+580时,两岸岸坡稳定性均满足安全控制标准,且桥基处竖向位移均为毫米级别,适宜桥基修筑。     

基于Hoek-Brown准则的隧道围岩改进单元安全度分析

为了建立基于应变软化Hoek-Brown强度准则的围岩安全性评价方法,首先推导了Hoek-Brown准则与Mohr-Coulomb准则之间的关系,求得等效内摩擦角和黏聚力。其次将屈服接近度和破坏接近度进行变换统一到单元安全度量体系,进而总结了由Hoek-Brown应变软化参数表征的改进单元安全度（Zone Safety Index,ZSI）公式,实现了对单元的弹性、屈服和破坏状态的表达,并基于FLAC3D中FISH语言进行二次开发,编译了ZSI计算程序。随后,通过FLAC3D软件建立三维隧道模型,对该方法进行验证,并研究了Hoek-Brown准则参数对ZSI的影响规律。最后针对甄峰岭隧道大变形段的锚杆加固效果进行研究,利用ZSI法对大变形段不同长度锚杆加固方案进行安全稳定性对比分析,确定了较为合理的加固支护措施。研究结果表明：①ZSI小于1的区域与MIDAS的有效塑性应变区域基本一致,验证了ZSI程序的正确性,且ZSI可对岩体的弹性、屈服、破坏区域进行量化评价。②ZSI随地质强度指标GSI增加而增大,采用三次多项式进行拟合精度较高;随着单轴抗压强度σ_ci增大,ZSI呈指数方程增加,具有较高的相关性,扰动越大,单元安全度越小,表征围岩稳定性越差,ZSI随扰动因数D呈双曲线递减趋势变化;③ZSI法能够作为隧道初期支护方案优化和安全性评价的参考指标,对相关隧道的优化结果显示,3 m长注浆锚杆,同时加强其他支护结构能有效控制事故区的大变形,且安全性较好。     

基于广义Hoek-Brown准则的节理岩质边坡可靠性分析

介绍了最新的基于GSI法的广义Hoek-Brown强度准则,以及如何将其应用于节理岩质边坡的稳定性计算.采用基于Hoek-Brown非线性强度准则的Bishop法,结合可靠性分析方法中的蒙特-卡罗模拟法,对隆(林)-百(色)高速公路K123+340岩质高边坡进行了可靠性分析.计算结果表明,单从确定性分析结果来看,该边坡为稳定边坡;但从可靠度的角度而言,为低危险性边坡,需要采取工程措施进行加固.     

基于非线性屈服准则的地下石油洞库围岩变形特性研究

基于修正的非线性的Hoek-Brown屈服准则,对中国首个大型水封式地下洞室变形特性进行研究。采用非线性的Hoek-Brown屈服准则,在考虑渗透力条件下,分析地下洞室开挖后塑性区范围;运用离散元软件UDEC,块体选用H-B模型,根据施工巷道开挖过程中围岩变形情况,对围岩参数进行校正,获得较为可靠的随机节理分布的洞库围岩参数,并分析了节理随机分布的地下洞室开挖后边墙附近的水平方向、竖向、法向及切向的应力变化情况。     

工程岩体抗剪强度参数取值方法研究现状及初步探讨

文章以巫(山)至奉(节)高速公路为依托介绍了工程岩体抗剪强度参数取值方法的国内外研究现状,这其中包括室内现场试验法、工程地质类比法、经验强度准则法、参数反分析法、可靠度分析法、随机—模糊分析法、人工神经网络智能法及计算机模拟试验法,并对上述各种方法作了简要的分析与讨论。根据工程的规模、重要性、影响力的区别提出了不同的抗剪强度指标的选取方案。     

H-B准则及其在某公路隧洞支护设计中的应用

针对隧洞工程设计过程中岩体力学参数取值难的问题,将能综合考虑岩块力学特性及岩体地质条件的改进H-B准则引入某公路隧洞的支护设计过程,在介绍这一准则使用条件、使用方法的基础上,应用这一准则对某公路隧洞考虑和不考虑爆破影响的岩体力学参数进行了确定,并应用大型岩土工程数值分析软件FINAL进行了模拟施工过程的仿真分析,最后对H-B准则应用过程中的几个关键问题进行了探讨.     

印山越国王陵墓室岩体结构特征分析

岩体结构特征是控制岩体变形、破坏及地下水渗流网络的决定性因素.对岩体结构特征的分析主要是通过结构面统计及网络模拟方法进行的.运用统计学原理求出表征结构面在岩体中空间分布的几何参数及分布函数,进而运用蒙特卡洛模拟原理,用计算机产生结构面网络图像.进而求得岩体的结构参数,为评价岩体的渗透性能和主渗透方向以及岩体的强度和变形指标提供依据,为墓室的岩土体稳定性分析及防护设计提供依据.     

石膏角砾岩强度特性试验研究

对石膏角砾岩进行了常规三轴压缩试验,得到了石膏角砾岩的应力~应变关系曲线,研究了石膏角砾岩的强度和变形特性。结果表明,石膏角砾岩常规三轴压缩过程表现为3个阶段:弹性变形阶段、塑性变形阶段和应变软化阶段;不同围压对石膏角砾岩变形和强度有一定的影响;石膏角砾岩常规三轴压缩试验的破坏特征符合Hoek-Brown强度准则,即在子午平面上符合抛物线的强度关系。