Hoek-Brown屈服准则及其在边坡工程中的应用

介绍了Hoek-Brown屈服准则的发展历程,结合工程实例,应用Hoek-Brown屈服准则,建立了有限元计算模型,通过边坡稳定性分析,指出Hoek-Brown屈服准则能有效反映岩体的非线性破坏特征,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析。     

Hoek-Brown经验准则在清连公路岩体综合抗剪强度指标确定中的应用

清连高速公路沿线边坡多为岩质边坡,地质条件复杂且边坡众多,边坡稳定性计算所需的岩体抗剪强度参数难以通过试验取得,故依据现场地质条件采用Hoek-Brown经验强度准则来确定边坡岩体力学参数,并与规范提供数据相比较,验证了参数选取的合理性。     

Hoek-Brown准则m及s参数的确定方法

对目前工程中广泛使用的Hoek-Brown破坏准则进行了研究,发现其应用的关键问题之一就是m,s参数的确定,不同的学者、不同的工程、不同的分析角度以及不同的侧重点,都导致研究方法多样性的出现,对这些方法进行了总结,以便于以后研究查阅。     

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

 根据建立的由岩体波速估算地质强度指标GSI和岩体扰动参数D的计算公式,引入Hoek-Brown准则,给出岩体波速预测岩体力学参数方法(简称岩体波速法)。以中缅油气管道(国内段)澜沧江跨域工程边坡岩体力学参数研究为例,并以室内岩石物理力学参数和场区声波测试数据为基础,采用岩体波速法和E. Hoek建议法预测场区的岩体力学参数。结果表明：岩体波速法和E. Hoek建议法所得的结果平均相对误差均较小,两者基本等效,数值模拟结果更进一步验证了工程应用效果的合理性。该方法在试验资料不足的情况下,能为岩体力学参数的快速评价提供一条新途径。     

基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数优化

本文根据广义Hoek-Brown准则在估算岩体参数的中的应用,在总结前人改进Hoek-Brown参数计算方法的基础上,针对高寒地区、多雨地区等特殊环境下的岩体力学参数的确定,对广义Hoek-Brown准则参数m,s的计算方法进行改进,引入了特殊扰动系数Dc。通过计算岩体力学参数实例把本文的改进方法与以往的研究对比发现改进之后的取值更加合理。将改进的方法用于处于冻融环境下的高陡边坡稳定性分析,验证了改进的合理性。     

基于广义Hoek-Brown准则的边坡稳定性强度折减法数值分析

Hoek-Brown屈服准则作为估计完整岩石或节理岩体剪切强度的半经验准则,已成为岩体强度预测及计算领域应用最广泛的准则之一,并在边坡极限平衡法计算中得到了广泛应用,但很少应用于数值模拟计算领域。本文结合工程实例,以广义Hoek-Brown屈服准则建立数值计算模型,并基于强度折减方法计算边坡安全系数,经与等效Mohr-Coulomb屈服准则数值模拟及极限平衡计算对比,得出基于Hoek-Brown屈服准则的模拟计算结果与其它方法一致并且正确的结论。并认为不同屈服准则条件下的边坡潜在滑移面位置及变形特点存在差异,原因在于不同的屈服准则采用了不同的流动法则。与Mohr-Coulomb屈服准则相比,Hoek-Brown屈服准则采用基于应力水平的塑性流动法则更加体现了节理岩体的变形和破坏特点,可有效反映岩体的非线性破坏特征,更加接近工程实际,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析。     

Hoek-Brown屈服准则及其在隧道开挖中的应用

以梁忠高速公路礼让隧道为例,建立了有限元数值计算模型,并对比分析了采用Hoek-Brown和Mohr-Coulomb两种不同屈服准则时围岩稳定性计算结果,结果表明,不同准则计算的极限状态下,Hoek-Brown屈服准则能有效反映岩体的非线性破坏特征,与现场实际较为吻合,适用于节理岩体计算和稳定性分析。     

基于Hoek-Brown准则的岩质边坡稳定性分析

 无论是传统极限平衡法还是数值模拟方法,强度准则和力学参数的选取对边坡稳定分析具有关键作用。基于非线性强度准则——Hoek-Brown强度准则,利用Slide软件,选取地质力学指标GSI、岩石材料参数mi、应力扰动系数D、边坡高度H及坡角b作为影响边坡稳定性的主要因素进行分析。分析结果表明：随地质力学指标GSI的增大,边坡稳定系数呈现出递增趋势,总体呈指数形式发展;GSI不同范围内,随着岩石材料参数mi的增大,边坡稳定系数F呈现出递增和递减2种截然不同的形式;随着应力扰动系数D的增加,稳定系数F呈直线形式递减;随着坡高H的增大,稳定系数逐渐减少,呈负指数形式发展。随坡角b的增大,稳定系数F逐渐减小,呈多段线形式发展,而b不同范围内斜率不同。根据E. Hoek等所提出的岩体分级标准中岩石单轴抗压强度界限值,对岩质边坡稳定系数进行分析,得到边坡稳定系数分布图。最后将稳定系数分布图应用于工程实例中,结果表明利用稳定系数分布图能很好地估算边坡稳定系数范围,与边坡稳定性定量分析结果具有较好的一致性。     

Hoek-Brown屈服准则在岩质边坡稳定性分析中的应用对比

通过对华成矿露天灰岩矿山Ⅰ区边坡建立FLAC 3D数值模拟模型,再基于Hoek-Brown与Mohr-Coulomb两种本构模型对岩质边坡进行数值模拟计算。通过模拟得出的位移云图、应力云图、最大剪应变增量图、位移矢量图与边坡安全系数,进行对比分析,得出Hoek-Brown屈服准则在低应力与拉应力区对坡体的分析有着很好的效果,并且模拟的结果更符合岩质边坡的实际现场的工程监测状况。     

Hoek-Brown准则中确定地质强度指标因素的量化

 追踪Hoek-Brown准则利用岩块力学参数估算岩体力学参数所采取方法的进展及各种改进措施。指出Hoek创立的最新方法——地质强度指标(GSI)法完全依赖定性描述和个人主观经验的不足,揭示决定地质强度指标的物理因素是岩体结构类型,化学因素是岩石风化状况。引入基于钻孔岩芯不同完整长度的岩体块度指数,以定量地表征岩体结构。分析岩石风化在化学上是原生矿物水解、淋失促使矿物蚀变而导致岩性改变的过程,依此提出表征岩石风化状况的定量指标——岩石绝对风化指数,同时研究推出其计算方法。将岩体块度指数、绝对风化指数在地质强度指标的区间范围概化表上有机结合起来,构成了GSI的定量确定方法。利用该方法估计一公路隧道围岩的变形模量、抗拉、抗压及抗剪强度等力学参数,并计算塌落拱高度。与实测数据对比,其最大误差在14%左右,验证方法的有效性和实用性。     

节理岩体Hoek-Brown经验强度准则可靠度分析

基于二滩水电站和溪洛渡的工程岩体实例,提出了岩体 Ｈｏｅｋ Ｂｒｏｗｎ 经验强度准则的可靠度计算方法,同时讨论了准则可靠度对 ｍ ,ｓ 等强度参数的变异系数的敏感性以及在三维岩体 Ｈｏｅｋ Ｂｒｏｗ ｎ 经验强度准则中第二主应力对可靠度的影响程度。通过分析指出, 强度参数的变异性是准则可靠度的决定性因素之一,因此, 岩体工程的详细勘察和试验以及对参数的变异性进行统计分析,对于工程设计来说是具有重大意义的。     

隧道围岩稳定分析中Hoek-Brown强度准则的运用

结合经典岩体力学理论分析了隧道围岩失稳的原因,然后提出了基于Hoek-Brown强度准则的围岩稳定分析方法,并且结合工程实例论述了其在隧道围岩分析中运用的优越性,认为用其判别完整坚硬围岩的破裂扩展情况的方法是可行的。     

节理岩体Hoek-Brown经验强度准则可靠度分析

基于二滩水电站和溪洛渡的工程岩体实例,提出了岩体 Ｈｏｅｋ Ｂｒｏｗｎ 经验强度准则的可靠度计算方法,同时讨论了准则可靠度对 ｍ ,ｓ 等强度参数的变异系数的敏感性以及在三维岩体 Ｈｏｅｋ Ｂｒｏｗ ｎ 经验强度准则中第二主应力对可靠度的影响程度。通过分析指出, 强度参数的变异性是准则可靠度的决定性因素之一,因此, 岩体工程的详细勘察和试验以及对参数的变异性进行统计分析,对于工程设计来说是具有重大意义的。     

Shear failure envelope of Hoek-Brown criterion for rockmass

The Mohr-Coulomb (MC) criterion possesses a linear shear failure envelope and is widely used in geotechnical engineering calculations. However, the failure process in rockmass is more complex than that of soils, and it can be more adequately described by the Hoek-Brown (HB) failure criterion. This criterion has been updated as well as modified, but its effect on the shear failure envelope has not been studied. The shear failure envelope for the modified form of HB criterion is derived in this paper, which shows that a change in the value of parameter a from 0.5 to 0.6 affects the shear envelope more significantly for a rockmass characterized by a larger value of parameter m and high effective normal stress. The instantaneous friction angle is also affected by a change in the value of parameter a.     

基于Hoek-Brown准则的山岭隧道围岩力学参数估计

将围岩岩体分级系统(Q系统)引入到Hoek-Brown强度准则中,引入节理粗糙度、节理充填物的抗剪强度及岩石所受应力3个指标,对地质强度指标(GSI)进行定量化修正,并基于围岩基本质量指标BQ、裂隙组数、围岩节理条件以及Q系统评分值,重新构建一种GSI的定量化分析方法,通过测量扰动前后围岩的纵波波速优化岩体的扰动参数D。基于修正后的Hoek-Brown强度准则与Mohr-Coulomb强度准则进行等效转化,估算岩体的力学参数,通过与实例工程中试验结果进行对比,得知此方法是合理、可行的。     

基于爆破损伤的Hoek-Brown强度准则修正

传统隧道围岩分级方法未考虑爆破损伤因素对围岩分级的影响,爆破作为隧道主要开挖方法,其产生的岩体损伤对岩体分级评判标准的影响不可忽略。笔者分析了基于Hoek-Brown强度准则的岩体力学参数取值方法,指出了Hoek-Brown强度准则和现有改进公式中确定岩体参数存在的不足。考虑爆破累积损伤效应,提出了不同围岩级别下Hoek-Brown经验常数m_b、s、a的计算方法,建立了考虑隧道埋深与爆破累积损伤效应的不同围岩级别的Hoek-Brown强度准则经验常数计算公式。以龙南隧道1号斜井爆破现场试验得到的声波变化率对修正公式进行了检验分析,验证了Hoek-Brown强度准则岩体经验常数修正公式的准确性。     

A simplified three-dimensional extension of Hoek-Brown strength criterion

The Hoek-Brown(HB) strength criterion has been applied widely in a large number of projects around the world.However,this criterion ignores the intermediate principal stress σ_2.Many evidences have demonstrated that the rock strength is dependent on σ_2. Thus it is necessary to extend the HB criterion into a three-dimensional(3D) form.In this study,the effect of σ_2 on the strength of rocks is identified by reviewing the true triaxial tests of various rock types reported in the literature.A simple 3D strength criterion is developed.The modified criterion is verified by the true triaxial tests of 13 rock types.The results indicate that the modified criterion can achieve a good fit to most of rock types.It can represent a series of criteria as b varies.For comparisons,several existing 3D versions of the HB criterion are selected to predict the strengths of these rock types.It is indicated that the proposed criterion works better than other criteria.A substantial relationship between parameter b and the unconfined compressive strength is established,which guarantees that the proposed criterion can still work well even in the absence of true triaxial test data.