›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (10): 2954-2960.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于Hoek-Brown强度准则的应变软化模型在隧道工程中的应用

孙 闯,张向东,刘家顺   

  1. 辽宁工程技术大学 土木与交通学院,辽宁 阜新 123000
  • 收稿日期:2012-03-29 出版日期:2013-10-09 发布日期:2013-10-18
  • 作者简介:孙闯,男,1983年生,博士,讲师,主要从事岩土与地下工程方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金联合资助项目(No. 51174268);国家自然科学基金资助项目(No. 51274109);辽宁省优秀人才计划(No. LJQ2011031)。

Application of strain softening model to tunnels based on Hoek-Brown strength criterion

SUN Chuang, ZHANG Xiang-dong, LIU Jia-shun   

  1. School of Civil Engineering and Transportation, Liaoning Technology University, Fuxin, Liaoning 123000, China
  • Received:2012-03-29 Online:2013-10-09 Published:2013-10-18

摘要: 基于Hoek-Brown强度准则及量化GSI围岩评级系统,分析岩体强度弱化行为,总结出确定岩体峰值及峰后强度参数的方法,提出应变软化模型的简化计算方法,并以FLAC3D数值模拟软件为工具,采用收敛-约束法对深埋大断面隧道支护结构及围岩稳定性进行分析,计算出支护结构安全系数。通过分析得出:随着围岩应力释放,岩体软化参数随之减小,岩体强度弱化行为突出;高地质强度GSI指标(GSI=75)的岩体虽然强度弱化程度较大,但围岩的变形量仍然较小,而低GSI指标(GSI=25)的岩体表现出了理想弹塑性行为;提出的简化Hoek-Brown应变软化模型适合应用于隧道中岩质相近区段围岩的研究;采用收敛-约束法对隧道支护结构的稳定性进行分析,可为隧道工程的初期支护优化设计及安全性评价提供参考。

关键词: Hoek-Brown强度准则, 地质强度指标, 应变软化, 收敛-约束法

Abstract: Based on the Hoek-Brown strength criterion and geological strength index (GSI) surrounding rock rating system, rock strength weakening behavior is analyzed, a method to determine the rock peak and the peak strength parameters is summarized, a simplified calculation method for the strain-softening model is proposed. By using FLAC3D numerical simulation software, and based on convergence constraint method, the stability of surrounding rock and the support in buried large section tunnel are analyzed, and the safety factor for supporting structure is calculated. The results show that: with the release of the rock stress, rock softening parameter decreases and strength weakening behavior becomes severe. Although the high GSI (GSI = 75) for rock, strength weakening is serious, the deformation is still small. For low GSI (GSI = 25) of the rock showing the perfect elastoplastic behavior. The proposed simplified Hoek-Brown strain-softening model is suitable for the tunnel close to the rock section of the surrounding rock. The convergence constraint method is applied to analyzing the stability of surrounding rock and support, which could provide a reference for initial support to optimize the design and safety evaluation in tunnels.

Key words: Hoek-Brown strength criterion, geological strength index(GSI), strain softening, convergence-constraint method

中图分类号: 

  • U 45
[1] 王伟, 陈国庆, 郑水全, 张广泽, 王栋, . 考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 468-476.
[2] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[3] 徐 鹏, 蒋关鲁, 雷 涛, 刘 琪, 王智猛, 刘 勇, . 考虑填土强度的加筋土挡墙动位移计算[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1841-1846.
[4] 王凤云, 钱德玲, . 基于统一强度理论深埋圆形隧道围岩的剪胀分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1966-1976.
[5] 王 腾, 吴 瑞. 黏土中海底管线竖向贯入阻力研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 871-878.
[6] 张龙飞, 吴益平, 苗发盛, 李麟玮, 康田. 推移式缓倾浅层滑坡渐进破坏力学模型 与稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4767-4776.
[7] 唐洪祥, 韦文成. 耦合强度各向异性与应变软化的边坡稳定 有限元分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4092-4100.
[8] 吴顺川, 姜日华, 张诗淮, 张 敏, . 修正Hoek-Brown强度准则在钻孔稳定性 分析中的应用[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 1-13.
[9] 周兴涛,盛 谦,崔 臻,朱泽奇,胡之锋,马亚丽娜, . 基于C2阶连续函数的广义Hoek-Brown强度准则屈服面与塑性势面棱角圆化方法[J]. , 2018, 39(S1): 477-487.
[10] 王凤云,钱德玲. 基于切向应变软化的深埋圆形隧道围岩弹塑性分析[J]. , 2018, 39(9): 3313-3320.
[11] 姜光成,胡乃联,洪根意,李国清,方京珍,. 基于GSI值量化和修正方法的岩体力学参数确定[J]. , 2018, 39(6): 2211-2218.
[12] 王 振,叶晓明,刘永新,. 考虑滑坡渐进破坏的改进简布条分法[J]. , 2018, 39(2): 675-682.
[13] 邓 琴,汤 华,王东英,秦雨樵,吴振君,. 基于应变软化的多阶边坡稳定分析[J]. , 2018, 39(11): 4109-4116.
[14] 马林建,阳 发,王明洋,李 増,. 考虑应变率效应的广义Hoek-Brown动态强度准则[J]. , 2017, 38(S2): 27-32.
[15] 江 贝,李术才,王 琦,王富奇,张若祥,. 基于上限法的深部大断面回采巷道顶板锚索设计方法研究[J]. , 2017, 38(8): 2351-2354.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 谭贤君,陈卫忠,杨建平,杨春和. 盐岩储气库温度-渗流-应力-损伤耦合模型研究[J]. , 2009, 30(12): 3633 -3641 .
[2] 田 威,党发宁,丁卫华,梁昕宇,陈厚群. 适于CT试验的动态加载设备研制及其应用[J]. , 2010, 31(1): 309 -313 .
[3] 谭捍华,傅鹤林. TDR技术在公路边坡监测中的应用试验[J]. , 2010, 31(4): 1331 -1336 .
[4] 叶俊能. 列车荷载下轨道系统-层状横观各向同性饱和地基动力响应[J]. , 2010, 31(5): 1597 -1603 .
[5] 温世亿,李静,苏霞,姚雄. 复杂应力条件下围岩破坏的细观特征研究[J]. , 2010, 31(8): 2399 -2406 .
[6] 张志强,何本国,何 川. 水底隧道饱水地层衬砌作用荷载研究[J]. , 2010, 31(8): 2465 -2470 .
[7] 毛 宁,张尧亮. 经验公式简便求法典型实例[J]. , 2010, 31(9): 2978 -2982 .
[8] 余天堂. 模拟三维裂纹问题的扩展有限元法[J]. , 2010, 31(10): 3280 -3285 .
[9] 刘 杰,李建林,屈建军,陈 星,李剑武,骆世威. 基于卸荷岩体力学的大岗山坝肩边坡水平位移发育的多因素影响分析[J]. , 2010, 31(11): 3619 -3626 .
[10] 李伟华,赵成刚,杜楠馨. 软弱饱和土夹层对地铁车站地震响应的影响分析[J]. , 2010, 31(12): 3958 -3963 .