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基于h-b准则的各向异性边坡岩体强度参数修正研究

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工程地质学报 2018年第5期26卷 1196-1202页

作者：胡巍柳景华庞云铭钟华长江勘测规划设计研究院有限责任公司武汉430010 成都理工大学成都610059

在岩质边坡的稳定性计算分析中,各向异性岩体抗剪强度参数的合理取值直接决定了分析成果的可靠性。为充分考虑岩体各向异性对边坡工程的影响,本文基于h-b强度准则,利用边坡岩体质量分类体系CSMR替代RMR,对参数mb、s进行修正,并由此进一... 详细信息

在岩质边坡的稳定性计算分析中,各向异性岩体抗剪强度参数的合理取值直接决定了分析成果的可靠性。为充分考虑岩体各向异性对边坡工程的影响,本文基于h-b强度准则,利用边坡岩体质量分类体系CSMR替代RMR,对参数mb、s进行修正,并由此进一步计算得到各向异性边坡岩体的等效M-C强度参数。通过工程实例,计算比较了金沙江某水电站导流洞出口边坡在相同基岩条件、不同开挖设计方案下强度参数修正前后的边坡稳定安全系数。研究结果表明,岩体各向异性对边坡稳定性影响较大,未考虑岩体各向异性的岩体参数用于边坡稳定性计算时不能准确反映边坡的实际稳定性状态;而经过各向异性修正后,导流洞出口边坡两种设计方案下的整体稳定安全系数计算结果分别为1.11和1.70,与工程地质定性、半定量评价结果基本相符。通过本文提出的方法对边坡各向异性岩体参数进行修正,并在此基础上对边坡整体稳定性进行计算分析是可行的。

关键词： h-b强度准则岩体各向异性强度参数边坡岩体质量分类稳定性

泥岩隧道仰拱长期稳定性分析——以新疆达坂地质区某隧道为例

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现代隧道技术 2023年第6期60卷 199-210页

作者：司宁虎赵春鹏常洲晏长根来弘鹏鲁志方谢万烨长安大学公路学院西安710064 河南交通投资集团有限公司郑州450016 甘肃路桥公路投资有限公司兰州730030

以新疆达坂地质区某隧道为例,分析泥岩隧道仰拱的长期稳定性。通过基于隧道岩体结构、岩块强度和长期变形监测数据的分析,运用h-b强度准则和bP神经网络算法获取监测隧道岩体的力学和蠕变参数。借助FLAC 3D软件内置的CPOWER模型,建立典... 详细信息

以新疆达坂地质区某隧道为例,分析泥岩隧道仰拱的长期稳定性。通过基于隧道岩体结构、岩块强度和长期变形监测数据的分析,运用h-b强度准则和bP神经网络算法获取监测隧道岩体的力学和蠕变参数。借助FLAC 3D软件内置的CPOWER模型,建立典型断面的数值模拟模型,以分析泥岩流变效应下不同衬砌支护强度和仰拱曲率半径对隧道仰拱运营期稳定性的影响。结果表明:考虑泥岩流变时,隧道的主要变形是仰拱中心的隆起。初次增大支护强度或减小仰拱曲率半径对改善隧道结构的受力、控制围岩变形以及加快围岩的稳定都产生显著效果;然而,随着支护强度持续增大或仰拱曲率半径持续减小,这种控制效果逐渐减弱。当将支护强度从I16工字钢逐渐增大到双层拱架时,仰拱中心的隆起量仍然有11.14 mm;而将仰拱曲率半径从16 m减小到14 m时,仰拱中心的隆起量从33.7 mm减小到3.37 mm,最终的位移满足隧道后期运营的要求。减小仰拱曲率半径比增大支护强度更能有效地从根本上控制仰拱中心的隆起,同时使围岩和支护结构的受力更加均匀;在施工阶段适当减小仰拱曲率半径后,隧道已处于相对平衡状态,流变效应对隧道的应力状态影响不大。

关键词：泥岩隧道 h-b强度准则蠕变参数反演长期稳定性仰拱曲率半径

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基于可释放应变能三维h-b准则研究

基于可释放应变能三维H-B准则研究

作者：杨前冬贵州大学

学位级别：硕士

hoek-brown(h-b)强度准则经过不断发展和完善,逐渐形成了较为完整的体系,在边坡工程、基础工程、地下工程及采矿工程等方面的应用效果较好,成为了迄今为止应用最为广泛、影响最大的强度准则,但是仍存在不同程度的问题。基于可释放应变... 详细信息

hoek-brown(h-b)强度准则经过不断发展和完善,逐渐形成了较为完整的体系,在边坡工程、基础工程、地下工程及采矿工程等方面的应用效果较好,成为了迄今为止应用最为广泛、影响最大的强度准则,但是仍存在不同程度的问题。基于可释放应变能是岩体破坏的内在机理,以L.Y.Zhang提出的广义三维h-b岩体强度准则(GZZ准则)为基础,采用理论研究与试验相结合方法,建立了基于可释放应变能三维h-b岩体强度准则(简称Eh-b准则),并对其屈服轨迹进行了修正。主要取得以下成果:(1)已有h-b强度准则主要通过完善岩体参数与考虑中间主应力效应方法对h-b准则进行改进,但从能量角度对h-b准则进行研究相对较少。基于可释放应变能是岩体破坏的内在机理,阐明了已有h-b强度准则物理涵义与岩体破坏的内在机理并不一致,这是其计算精度与适用性有待提高的重要原因。(2)基于可释放应变能是岩体破坏的内在机理,阐明了已有h-b强度准则将岩体在任意应力水平下破坏时的泊松比(?)恒看作0.5,这既是h-b强度准则计算精度和适用性提高有限的根本原因,也是提高h-b强度准则计算精度和适用性关键所在。(3)以L.Y.Zhang提出的广义三维h-b岩体强度准则(GZZ准则)为基础,引入源于弹性应变能的材料变形参数(?),建立了基于可释放应变能三维h-b岩体强度准则(简称Eh-b准则)。(4)Eh-b准则理论分析及试验验证表明:(1)Eh-b准则是GZZ准则的继承与发展,是一簇以(?)为参数的强度准则集合,并非单一的强度准则,(?)(28)0.5时,蜕变为GZZ准则;(2)Eh-b准则不仅避免了将岩体在任意应力水平下破坏时的泊松比恒看作0.5,而且还可以完全利用已有h-b准则的已有研究成果,便于其应用于实际工程;(3)真三轴试验验证表明:Eh-b准则的计算精度高于GZZ准则,且GZZ准则精度越高,相应的Eh-b准则精度也就越高。(5)Eh-b准则π平面屈服轨迹不满足完全光滑性和外凸性,存在奇异点,分别采用三种角隅模型(E-D、h-D及S-D)与变换主应力法(T-S)对Eh-b准则π平面屈服轨迹进行修正,使其可直接嵌入数值软件,用于数值模拟计算。(6)修正后Eh-b准则理论分析及试验验证表明:四种修正后Eh-b准则π平面上屈服轨迹均能保持完全光滑性和外凸性,可直接嵌入数值软件,用于数值模拟计算,且修正后Eh-b准则计算精度也高于GZZ准则,平均误差可低至2.75%。

关键词：岩体力学 h-b强度准则可释放应变能 Eh-b准则泊松比

基于非线性统一强度理论下的边坡稳定性极限平衡分析

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岩土力学 2015年第9期36卷 2613-2623页

作者：邓东平李亮中南大学土木工程学院湖南长沙410075

在边坡稳定性分析中,常采用的强度准则一般较少考虑中主应力对边坡破坏效应的影响,然而岩体的实际应力状况表明中主应力存在,且中主应力对边坡岩体的强度潜能发挥起着重要作用。基于考虑中主应力的统一强度理论下的hoek-brown(简称h-b)... 详细信息

在边坡稳定性分析中,常采用的强度准则一般较少考虑中主应力对边坡破坏效应的影响,然而岩体的实际应力状况表明中主应力存在,且中主应力对边坡岩体的强度潜能发挥起着重要作用。基于考虑中主应力的统一强度理论下的hoek-brown(简称h-b)准则,通过对滑动面上的应力进行假设,并采用泰勒级数简化统一强度理论下的h-b准则表达式,然后根据滑动体满足所有静力平衡条件求解滑动面上的应力,进而得到边坡的安全系数。当中主应力影响系数b=0时(即为基本h-b强度准则),与等效的线性Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则下的瑞典法1、简化bishop法、Spencer法和Morgenstern-Price(简称M-P)法以及基于统一强度理论下的瑞典法2进行算例对比分析,验证了方法的可行性。同时,以边坡的坡高h、坡角β和b为变量进行参数分析,研究表明:b增大(即中主应力对边坡的破坏效应影响越大)时,计算所得的安全系数增大,由此表明基本h-b强度准则下分析所得的边坡稳定性偏于安全。另外,由于提出的方法能够满足滑动体的所有静力平衡条件,且对未考虑条间作用力影响所得滑动面上的初始正应力进行了修正,故此方法较瑞典法2所得结果要大且更为严格。

关键词：边坡稳定性极限平衡滑动面应力统一强度理论 h-b强度准则安全系数

hoek-brown强度准则在深部岩体力学参数估算中的应用研究

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长江科学院院报 2018年第1期35卷 123-127页

作者：於汝山杨宜许冬丽长江勘测设计研究院长江岩土工程总公司(武汉) 武汉430010 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉430010

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KV改进深部岩体GSI值确定方法,在此基础上... 详细信息

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KV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KV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KV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σci和mi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。

关键词：深部岩体 h-b强度准则地质强度指标岩体完整性系数力学参数

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基于非线性方法的碎裂结构岩体力学参数分析

人民黄河 2019年第3期41卷 119-122页

作者：曹东勇张耀中皇甫泽华聂胜立王新民河南省水利勘测有限公司河南郑州450003 河南省前坪水库建设管理局河南郑州450003

采用常规的试验方法对碎裂结构岩体的力学参数进行研究存在一定的局限性,容易受现场条件和尺寸效应的影响,而基于非线性方法的参数分析在一定程度上能够很好地对碎裂岩体的力学参数进行预测。以前坪水库溢洪道碎裂结构岩体为例,在资料... 详细信息

采用常规的试验方法对碎裂结构岩体的力学参数进行研究存在一定的局限性,容易受现场条件和尺寸效应的影响,而基于非线性方法的参数分析在一定程度上能够很好地对碎裂岩体的力学参数进行预测。以前坪水库溢洪道碎裂结构岩体为例,在资料收集的基础上建立了岩体力学参数数据库,通过因子分析法将数据库中影响岩体力学参数确定的多个指标进行简化降维后,再结合非线性bP神经网络分析法对工程区岩体的部分力学参数进行预测;在室内外试验数据和现场工程地质条件分析的基础上,运用h-b强度准则对工程区域内不同岩层的岩体力学参数值进行了计算;将预测结果和计算结果进行对比分析后,对工程区的岩体力学参数取值提出了建议。

关键词：岩体参数分析因子分析法 bP神经网络模型 h-b强度准则

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栖云山矿坑稳定的区间非概率可靠性研究

栖云山矿坑稳定的区间非概率可靠性研究

作者：项蒙佳河北大学

学位级别：硕士

秦皇岛栖云山地区由于长期的采石活动,该地区形成了若干的矿坑,地表高差大,坡高在40米左右,为高边坡,基岩为混合花岗岩,节理发育。为保证矿坑区域的人员及建筑安全,需要对矿坑进行稳定性评价,本文以秦皇岛栖云山矿坑为背景,引入区间理论... 详细信息

秦皇岛栖云山地区由于长期的采石活动,该地区形成了若干的矿坑,地表高差大,坡高在40米左右,为高边坡,基岩为混合花岗岩,节理发育。为保证矿坑区域的人员及建筑安全,需要对矿坑进行稳定性评价,本文以秦皇岛栖云山矿坑为背景,引入区间理论,建立边坡的非概率可靠度分析模型,对边坡稳定性进行评价。采用有限元方法、瑞典条分法和简化毕肖普法,分别建立边坡的非概率可靠度模型。用h-b岩体强度准则等效M-C强度准则确定岩体参数的取值范围,可以考虑岩体的破碎程度和节理发育情况。根据安全系数和非概率可靠度指标的计算结果,对不稳定的边坡分别采用锚杆加固的方式与削坡的方式,使其达到安全状态。考虑不同岩土体参数取值范围对边坡滑动面位置的影响,用有限元方法、瑞典条分法和简化毕肖普条分法分析岩体重度、粘聚力和内摩擦角对边坡的非概率可靠度指标的影响,表明岩土体参数的变异性不利于边坡的稳定性,其中,岩体粘聚力变异性对边坡稳定性的影响最为显著,其次是内摩擦角,影响最小是岩土重度,岩体重度权重为24.27%,粘聚力权重为45.44%,内摩擦角权重为35.63%。

关键词：岩质边坡 h-b强度准则非概率可靠度优化设计敏感性分析

海上风电机组大直径嵌岩单桩基础结构设计关键参数的研究

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太阳能 2019年第7期 64-68,59页

作者：校建东林毅峰上海勘测设计研究院有限公司

以海上风电机组大直径嵌岩单桩基础为研究对象,依据广义h-b强度准则和地质强度指标GSI,通过数值模拟的方法分析大直径嵌岩单桩基础的敏感性参数对其承载能力的影响。研究结果表明:岩石的弹模E超过3.16GPa时,随着E的增大,桩身变形相应变... 详细信息

以海上风电机组大直径嵌岩单桩基础为研究对象,依据广义h-b强度准则和地质强度指标GSI,通过数值模拟的方法分析大直径嵌岩单桩基础的敏感性参数对其承载能力的影响。研究结果表明:岩石的弹模E超过3.16GPa时,随着E的增大,桩身变形相应变小,但变小趋势减缓;随着嵌岩单桩基础入岩深度增加到一定值时,单桩的水平承载力趋于稳定;钢管桩桩身壁厚的增加对提升其刚度会产生显著的边际效应,桩身壁厚越厚,钢管桩变形越小,且此趋势逐渐减缓。

关键词：海上风电嵌岩单桩基础 h-b强度准则 GSI 数值模拟