• 基于原位试验和规范的岩体抗剪强度与 Hoek-Brown 准则估值比较

  简要论述目前岩体抗剪强度确定方法，以黄河上游玛尔挡水电站坝基岩体为例，在岩体质量分级基础上， 引入规范建议值及现场原位大型剪切试验结果，建立岩体抗剪强度指标与 BQ 岩体质量分级的相关关系。同时利 用实测资料建立 BQ 与 GSI 的相关关系，运用 Hoek-Brown 准则估算各试验点岩体的抗剪强度指标。结果表明， 采用该研究成果较符合工程实际，而采用 Hoek-Brown 准则估算的等效内摩擦因数偏小，黏聚力则偏大很多。误 差分析表明，这一结果主要是由 Hoek-Brown 准则中最小主应力的取值范围引起的，据此提出公式应用中需注意 的问题及相应解决方法。

  2024-12-19 iGeo

• 基于应力与围岩分类的冲击地压危险性评价研究

  基于山东某矿井复杂多样的地质和开采环境，提出了对冲击地压实行分类评价的技术思路。根据外部应力 与巷道围岩相互作用后的围岩结构稳定性及其冲击倾向性，对围岩的冲击危险性和类型进行分类。外部静应力计 算时采用倾向“载荷三带”理论模型，动应力计算时采用长壁工作面走向“载荷三带”理论模型，再叠加上构造 应力等，实现了外部应力的近似计算；将外部应力作用于不同的围岩结构，结合煤岩体的冲击倾向性，得到围岩 的冲击危险性和冲击类型。以此为基础形成的冲击地压分类与评价方法能较准确地反映回采工作面的冲击类型和 危险程度，为制定针对性的治理措施提供了较准确的依据。研究成果已经在山东能源集团进行了应用，取得了良 好的效果。

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• 基于广义 Hoek-Brown 破坏准则的边坡临界滑动场

  沈银斌，朱大勇，姚华彦 (合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009)摘要：针对岩体介质非线性破坏特点，采取国际广泛接受应用的建立在地质强度指标(GSI)法基础上的 Hoek-Brown 屈服准则，建立基于广义 Hoek-Brown 破坏准则的边坡临界滑动场计算的新方法。首先，根据 Hoek-Brown 准则确 定岩体强度参数；然后，将 Hoek-Brown 准则不同法向应力水平上

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• 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β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β的增大，稳定系数 F 逐渐减小，呈多 段线形式发展，而β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。

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• 剪胀对地下工程岩体位移的影响 ——以加拿大 Donkin-Morien 隧道为例

  根据建立的岩石剪胀角模型，分析岩石峰值内摩擦角和剪胀角的关系，得出岩石在零围压时的峰值剪胀角 小于并近似等于峰值内摩擦角，并假设岩石和岩体的剪胀角遵循相似的变化趋势，结合 Hoek-Brown 强度准则和 GSI 岩体分级系统，实现剪胀角模型从完整岩石到岩体的转化。采用程序语言在 FLAC3D 中编写岩体剪胀角模型 程序模块。以加拿大 Donkin-Morien 隧道为工程实例，研究围压和塑性剪切应变依赖的岩体剪胀对隧道渐进开挖 过程中围岩位移的影响，论证恒定的剪胀角值不能准确表达隧道开挖边界附近的岩体位移，而考虑围压和塑性剪 切应变为影响因素的岩体剪胀角模型能够合理描述围岩的位移分布，模拟结果与实际测量值具有很好的一致性。 研究成果可为岩体非线性力学行为的研究和地下工程岩体的稳定性控制提供理论和实践基础。

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• 基于 Hovland 改进模型与约束 Delaunay TIN 的三维边坡稳定性分析方法

  针对目前三维极限平衡方法研究与应用存在的不足，在 Hovland 三维模型基础上通过调整 Hovland 模型与 修正 Hovland 模型中单元滑动面上垂直压力的表达形式，提出 Hovland 改进模型与修正 Hovland 改进模型，并借 助 GRASS GIS 软件对某一经典三维边坡稳定性分析算题进行验算，结果表明：在同一栅格模型与相同分辨率条件 下，改进后的计算模型获得的安全系数精度更高；通过 Delaunay 网格剖分算法生成满足点、线及三角形面积等约 束条件的 TIN，结合 Hovland 改进模型，提出基于约束 Delaunay TIN 三棱柱单元的边坡地质模型构建与稳定性分 析方法，获得了比三维栅格模型高的计算精度，尤其在采用改进后的 Hovland 模型计算时，精度提升更加明显； 考虑到分析方法在实际工程中的推广应用，围绕三棱柱边坡地质模型经济性与计算结果准确性两个影响计算效率 的主要因素，研究了三角形个数、稳定性系数随最小三角形约束面积的变化规律，提出 Delaunay TIN 最优网格剖 分面积评判指标，并给出了 1/412～1/206 的建议值。黑山露天煤矿工程实例表明，潜在滑坡体中部与后缘产生的 阻滑作用，是采掘场南帮边坡稳定性系数较高的主要原因。

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• 基于滑动面搜索新方法对地震作用下 边坡稳定性拟静力分析

  采用一种适于任意曲线滑动面的新方法，对地震作用下边坡的稳定性进行拟静力分析。首先，通过算例对 比分析验证新方法的可行性。然后，分别在地震竖直和水平加速度系数 kv，kH变化时对边坡稳定性进行研究，在 kH，kH与 kv共同作用下对分层土坡的局部和整体稳定性进行探索，在土层参数变化时对边坡地震稳定性的影响进 行分析，从而可得：(1) kH存在一个特殊值使 kv 的变化对边坡的稳定性影响很小；(2) 当 kH和 kv 的增大引起临界 滑动面范围增大时，会导致边坡由局部稳定性变为整体稳定性，当 kH 和 kv 的增大引起滑动面下滑点上移时，会 导致边坡由整体稳定性变为局部稳定性；(3) 黏聚力 c 的变化对滑动面范围影响较大，其对安全系数的影响与地 震强度有关；(4) 不同土层参数时，kH对边坡稳定性的影响较 kv 大。

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• 基于 Hoek-Brown 准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究

  Hoek-Brown 经验准则(2002 版)考虑施工扰动对岩体参数劣化效应，并提出扰动系数 D，但仅为粗略定性化 描述。现应用声波测试法获得的岩体波速降λ对扰动系数 D 进行优化处理，并将优化后的 Hoek-Brown 经验准则运 用于开挖扰动引起岩体弹塑性变形特征方程的求解研究，进而可实现较精确表示围岩塑性圈半径。为验证该理论 的合理性，综合运用声波测试法、位移监测法等监测手段及有限元数值模拟法予以对比分析。此外，考虑开挖扰 动变形特征场地效应，提出可拟合不同岩性、不同开挖方式的变形与开挖扰动经验公式。工程实例计算结果表明： 对 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)扰动系数 D 的优化合理，用其可计算开挖扰动引起的围岩弹塑性变形特征值。 并可准确求得塑性圈半径值，同时，拟合得到变形与开挖扰动经验公式可满足不同工程需要，具有一定合理性。 所获结果可为 Hoek-Brown 经验准则(2002 版)及地下洞室开挖扰动引起岩体变形特性研究提供一定方法参考。

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