地下水封储油洞库岩体力学参数试验研究

目前,国内正在进行二期战略石油储备地下水封储油洞库的建设。地下水封洞库工程中,岩体力学参数的准确选取对洞室结构稳定性的计算具有重要的作用。通过在某地下水封洞库中进行的岩体结构面直接剪切试验得到的试验结果,和Barton等提出的JRC-JCS模型、Q值估算变形模量经验公式以及Hoek-Brown强度准则计算的结果进行对比和分析,发现用经验估算方法以及Hoek-Brown强度准则计算的结果和现场原位试验所得数据基本一致,经验估算方法和Hoek-Brown强度准则可以应用到地下洞库工程建设中,是确定地下洞库岩体力学参数简便适用的方法。更多还原     

国际水电工程岩体抗剪强度参数估算方法

结合国外某水电工程实例,介绍了国外岩体工程中广泛应用的Hoek-Brown经验强度准则。摘录国外某水电工程地质勘察报告中岩体抗剪强度参数估算成果,与我国规范地质建议值比较,得出结论:运用Hoek-Brown准则估算的岩体抗剪强度参数与我国规范地质建议值相比值略小、值偏大。最后提出,运用Hoek-Brown准则估算岩体抗剪强度参数,核心参数地质强度指标GSI主要依赖地质师的经验判断取值,所以,地质师的工程经验判断是关键,这一点与国内水电工程地质工作是一致的。     

基于RMR和模糊模式识别法的围岩质量评价及其强度参数的确定

首先简单介绍了RMR法和模式识别直接法的原理，其次简要阐述了Hoek-Brown强度准则及岩体强度估算新方法的原理，最后结合工程实例，分别用RMR法和模式识别直接法评价围岩质量以及通过RMR总分值应用Hoek-Brown强度准则确定围岩的力学参数。通过对硐段岩体质量的评价及其力学参数的确定，为后续的工作提供参考。     

基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数确定方法

阐述了岩体力学参数研究的重要性,系统地介绍了Hoek-Brown强度准则确定岩体力学参数的原理及其方法。以湖北宜巴高速公路上的彭家湾软硬岩互层边坡岩体力学参数研究为例,并以试验得出的岩块物理力学参数、岩体完整性系数和波速为基础,采用Hoek-Brown强度准则对场区岩块物理力学参数进行工程折减弱化处理,其结果对比分析及其推荐值的工程应用结果表明:线性回归分析法和非线性拟合法求取岩体抗剪强度参数是合理的;数值模拟计算所得的结果与场区边坡岩体实际变形破坏特征基本一致。其成果能为其他类似工程求取岩体力学参数提供指导。     

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——以陕西省延安市龙安水利枢纽工程为例

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。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。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。     

模糊层次分析法在白云岩砂化等级划分中的应用

砂化白云岩地层在滇中引水工程玉溪段输水隧洞中广泛分布，该地层中修建的小扑、扯纳苴等隧洞常出现塌方、突水涌砂等地质灾害，严重影响施工安全。科学合理地划分白云岩砂化等级，对施工过程中的灾害防控具有重要意义。从3个方面选取12个能够准确描述白云岩砂化程度的指标，建立白云岩砂化等级划分层次结构模型，将白云岩划分为微砂化、弱砂化(下段和上段)、强烈砂化(下段和上段)、剧烈砂化4个等级，运用模糊层次分析法进行白云岩砂化等级划分。选取小扑2#主洞上游部分洞段建立模型并划分砂化等级。结果表明，该方法通过定性与定量相结合的方式实现了白云岩砂化等级划分，其划分结果与工程实际情况基本相符。     

基于Hoek-Brown强度准则的硬石膏采房群稳定性分析

如何合理地评价硬石膏采房群或采空区的稳定性对保证安全生产、处治现有采空区具有重大的意义。选取山东肥城某石膏矿为工程实例,通过室内试验获取硬石膏岩石的物理力学参数;结合现场调查和室内试验结果,采用广义Hoek-Brown强度准则和地质强度指标估算了硬石膏岩体强度;运用FLAC^3D5.0建立数值仿真模型,评价了硬石膏采房群的整体稳定性。基于广义Hoek-Brown强度准则的单元安全系数法(ESFM),定量分析了硬石膏采房群的局部稳定性。结果表明:该硬石膏开采完形成的采房群围岩体塑性区大量贯通,房柱基本破坏;房柱围岩单元的单元安全系数介于0.9~1.1之间,处于欠稳定状态甚至不稳定状态;该硬石膏采房群整体稳定性和局部稳定性差。因此,应优化硬石膏的采矿方法或采取必要的支护以保证安全生产。研究结果为采房群稳定性分析提供了参考。     

Hoek-Brown强度准则在隧道岩体稳定分析中的应用研究

Hoek-Brown强度准则适宜于描述完整岩石或节理岩体的破坏特征,并在岩体工程中得到了广泛应用。基于Hoek-Brown强度准则对某隧道工程岩体稳定进行分析,并与Mohr-Coulomb强度准则计算进行比较。结果表明:Hoek-Brown强度准则计算得到的关键点位移、塑性半径及塑性区范围均稍大于Mohr-Coulomb强度准则的结果;Hoek-Brown强度准则能够反映施工开挖扰动对岩体力学参数的影响。同时,假设施工扰动系数从隧道内向外逐渐减小,应用Hoek-Brown强度准则研究了开挖扰动程度对隧道塑性半径的影响规律。研究表明:随着扰动的增大,塑性半径非线性增大。     

坪头水电站岩溶砂化细晶白云岩的特性及围岩分类

为了能及时准确地对坪头水电站引水隧洞后段及厂址区内各水工建筑物洞室开挖揭示的围岩细晶白云岩进行围岩类别的确定,为工程设计提供科学合理的地质依据,在充分调查该区水文地质条件及岩溶发育特征和认识细晶白云岩岩溶砂化现象形成机制的基础上,通过大量的岩石磨片鉴定试验和物理力学性质试验,全面细致地查明了围岩细晶白云岩的物质组成及其在不同岩溶砂化情况下的物理力学特性。依据国家相关规程规范,结合各洞室实际开挖揭示情况和试验结果,对该区内岩体进行了围岩工程地质分类,总结出不同岩溶砂化细晶白云岩的围岩类别的特征及其综合评分情况,并对该区确定的Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类不同类别的围岩,有针对性地采取相应的工程处理措施,从而确保了各水工建筑物洞室的围岩稳定和安全运行。     

层状复合岩体的改进Hoek-Brown强度准则研究

Hoek-Brown强度准则是岩土工程领域应用最为广泛的强度准则之一,但其最初只适用于各向同性岩体。通过将层状复合岩体考虑为横观各向同性材料,引入各向异性状态参数(被定义为材料微观结构偏张量与标准化偏应力张量之间的联合不变量),并将该参数与Hoek-Brown强度准则耦合,建立了层状复合岩体的强度准则。结合干燥和饱和状态下的千枚岩、板岩和沉积石英岩的三轴试验结果对计算结果进行验证,结果表明改进的Hoek-Brown准则能较好地预测层状复合岩体的破坏强度。     

Hoek-Brown强度准则在深部岩体力学参数估算中的应用研究

以H-B强度准则为基础的岩体力学参数估算方法综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响,可更好地反映岩体的非线性破坏特征。以锦屏二级深埋大理岩为例,引入深部岩体完整性系数K_V改进深部岩体GSI值确定方法,在此基础上详细分析了这一估算方法对深部工程岩体的适用性。结果表明:H-B强度准则中4个参数互相独立,且与围压应力状态无关,应用于深部岩体力学参数的估算是可行的;深部岩体完整性系数K_V可反映岩体内部各种结构面的发育程度和岩体开挖受扰动程度,岩体完整性系数K_V的引入,使深部岩体GSI值的确定更加客观;采用室内常规三轴试验结果参数σ_ci和m_i的值是比较合适的。采用上述方法估算获得锦屏深埋大理岩的强度包络线表现出明显的非线性,在中高围压阶段 (15 MPa<σ₃<40 MPa),其内摩擦角降低了32%,但黏聚力则是低围压阶段的近3倍。     

基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解

为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。通过锦屏二级水电站引水隧洞案例验证解析方法的可靠性,并进行了塑性区半径和围岩变形的影响因素定量分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的西原模型更能反映实际隧洞工程岩体流变特性,建立的解析方法能够考虑围岩应力释放效应和塑性体积扩容特征对围岩变形的影响,其计算结果与实际监测数据吻合良好;(2)围岩应力释放系数、Hoek-Brown准则参数s、原岩应力和隧洞半径对塑性区半径的影响较大,是判断流变围岩隧洞稳定性的主要考虑指标,相对而言,岩石单轴抗压强度和Hoek-Brown准则参数m对塑性区半径的影响较小;(3)引入围岩扩容系数后,围岩位移量显著增加,但基本不影响围岩流变变形曲线形态和塑性区半径,从洞壁向围岩内部延伸,围岩扩容系数对围岩变形的影响越来越小。     

基于Hoek-Brown准则的位移反演分析GSI与岩体波速关系

地质强度指标GSI的选取有地域性,GSI的准确性会直接影响Hoek-Brown强度准则的应用效果。基于Hoek-Brown准则对青岛地铁3号线永平路站—青岛火车北站区间内的地质强度指标GSI、扰动系数D和泊松比进行反演研究,并利用均匀设计表对反演参数进行范围划分和试验点选取,有效降低了试验次数,同时保证了较好的试验效果。借助FLAC^3D软件计算出10个断面的GSI值,并研究了GSI与岩体波速V_p的关系,通过线性拟合得到GSI-V_p关系式,并用于预测青岛地铁3号线重永区间的GSI值。结果表明:GSI-V_p关系式所预测的GSI值用于重永区间数值模拟计算,所得位移值与该区间监测值的相对误差较小,具有较好的一致性,进而验证了关系式的合理性。研究成果为工程上准确获得GSI提供了新方法。     

Hoek-Brown强度准则在高应力场判别中的应用

确定围岩初始应力场的状态是岩土工程设计与施工的关键技术。利用Hoek-Brown强度准则估算岩体力学指标,分析处于破坏极限平衡状态的岩体强度与岩体中最大主应力在不同摩擦系数下的关系,提出估算岩体强度的方法和高应力场判定的标准。将该高应力场的判定方法应用于具体的工程实例,发现该方法评价效果良好,可较为快速、准确的分析围岩初始应力状态,同时为工程设计与施工提供可靠的依据。     

砂卵石土强度变形特性综合试验及力学模型参数研究

砂卵石土是一种特殊性质粗粒土,其强度变形特性是工程界重点关注的问题之一。针对某工程砂卵石土地基系统开展三轴剪切试验、界面剪切试验及流变试验等综合研究其强度变形特性,选取合适的力学模型描述砂卵石土的应力-应变关系并整理相应模型参数。试验结果表明:砂卵石土非饱和样的抗剪强度指标明显大于饱和样,在低围压下砂卵石土饱和样和非饱和样分别呈现出剪缩特性和剪胀特性,而在高围压下则均表现出明显的剪缩特性;砂卵石土与混凝土面板间的接触面剪应力与剪切位移基本呈双曲线关系,抗剪强度随法向应力的增大线性增大;在双对数坐标系下砂卵石土流变变形随着时间线性增长,基于试验规律提出了砂卵石土11参数流变模型,该模型可较好地反映砂卵石土的流变特性。研究成果为砂卵石土强度变形特性研究及地基沉降分析提供理论支撑。