一种改进的真三轴Hoek–Brown强度准则

作     者：石祥超 李清鲮 刘建锋 高雷雨 卓肖 SHI Xiangchao;LI Qingling;LIU Jianfeng;GAO Leiyu;ZHUO Xiao

作者机构：西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2023年第55卷第2期

页      面：214-221页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(地区联合基金)(U20A20266) 国家自然科学基金面上项目(51774248) 四川省科技厅项目(2022YFSY0007)。 

主　　题：强度准则 Hoek–Brown强度准则 中间主应力 真三轴 

摘      要：Hoek–Brown强度准则已经广泛应用于岩石与岩体力学分析、岩石边坡稳定性分析、岩石隧道设计等领域,但常规Hoek–Brown强度准则未考虑中间主应力对岩石强度的影响,应用上不能反映岩石的真三轴力学性能,因此有必要对Hoek–Brown强度准则进行改进。通过分析岩石的真三轴试验结果,明确了岩石中间主应力对岩石强度的影响存在增强和抑制两种特征,当中间主应力大于临界值σ*2时,岩石强度被增强;当中间主应力小于临界值σ*2时,岩石强度被减弱。基于中间主应力的临界应力状态,引入中间主应力系数β,将一种2维Hoek–Brown强度准则改进为真三轴Hoek–Brown强度准则。采用非线性拟合方法确定了模型中的参数,通过对比8种岩石类型的真三轴试验数据,对改进后强度准则的精确性和普适性进行验证,并与其他3种真三轴强度准则做对比。结果表明:改进的真三轴强度准则的最佳参数m取值均能落在Hoek和Brown建议的取值区间,能够继承Hoek–Brown强度准则的优点。改进后的强度准则对8种岩石类型的均方根差(RMSE)均低于另外3种准则,能够准确预测岩石强度,且适用于大多数岩石类型,较好地体现了中间主应力对岩石强度的影响;Pan–Hudson准则总是在低σ2条件下高估岩石强度值,在高σ2条件下低估岩石强度值;Zhang–Zhu和Priest准则对岩石类型具有较强依赖性,描述精度较差。因此,改进的真三轴Hoek–Brown强度准则具有重要的应用推广价值。