HOEK-BROWN準(zhǔn)則的改進(jìn)及其在強(qiáng)度折減法中的應(yīng)用

HOEK-BROWN準(zhǔn)則的改進(jìn)及其在強(qiáng)度折減法中的應(yīng)用摘要：HOEK-BROWN準(zhǔn)則是一種廣泛應(yīng)用于巖體穩(wěn)定分析的經(jīng)驗(yàn)公式，可以用以計(jì)算和預(yù)測(cè)巖體的強(qiáng)度和變形特性。然而，根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)，HOEK-BROWN準(zhǔn)則仍然存在一些局限性，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)是必要的。本文通過對(duì)HOEK-BROWN準(zhǔn)則的分析和研究，提出了一種改進(jìn)的方法，并將其應(yīng)用于強(qiáng)度折減法，對(duì)其效果進(jìn)行了測(cè)試。本文的研究結(jié)果表明，經(jīng)過改進(jìn)后的HOEK-BROWN準(zhǔn)則能夠更好地預(yù)測(cè)巖體的變形和強(qiáng)度特性，并且在強(qiáng)度折減法中的應(yīng)用也具有良好的適用性。關(guān)鍵詞：HOEK-BROWN準(zhǔn)則；改進(jìn)；強(qiáng)度折減法Abstract：HOEK-BROWNcriterionisanempiricalformulawidelyusedinrockstabilityanalysis,whichcanbeusedtocalculateandpredictthestrengthanddeformationcharacteristicsofrockmass.However,accordingtopastexperience,HOEK-BROWNcriterionstillhassomelimitations,anditisnecessarytoimproveit.ThroughtheanalysisandresearchofHOEK-BROWNcriterion,thispaperproposesanimprovedmethodandappliesittothestrengthreductionmethodtotestitseffectiveness.TheresearchresultsshowthattheimprovedHOEK-BROWNcriterioncanbetterpredictthedeformationandstrengthcharacteristicsofrockmass,anditalsohasgoodapplicabilityinthestrengthreductionmethod.Keywords:HOEK-BROWNcriterion;Improvement;Strengthreductionmethod一、引言巖體穩(wěn)定分析是土木工程、煤礦工程、石油工程等領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。在巖體穩(wěn)定分析中，評(píng)估巖體的強(qiáng)度和變形特性是非常關(guān)鍵的。HOEK-BROWN準(zhǔn)則是一種經(jīng)驗(yàn)公式，被廣泛應(yīng)用于巖體穩(wěn)定分析中，可以用以計(jì)算和預(yù)測(cè)巖體的強(qiáng)度和變形特性。然而，根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)，HOEK-BROWN準(zhǔn)則仍然存在一些局限性。例如，在某些情況下，HOEK-BROWN準(zhǔn)則的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況相差較大。因此，對(duì)HOEK-BROWN準(zhǔn)則進(jìn)行改進(jìn)是非常必要的。本文旨在通過對(duì)HOEK-BROWN準(zhǔn)則的分析和研究，提出一種改進(jìn)的方法，并將其應(yīng)用于強(qiáng)度折減法中，對(duì)其效果進(jìn)行測(cè)試。本文首先介紹了HOEK-BROWN準(zhǔn)則的原理和應(yīng)用，然后分析了其存在的問題，并提出了針對(duì)性的改進(jìn)方法。接著，將改進(jìn)的HOEK-BROWN準(zhǔn)則應(yīng)用于強(qiáng)度折減法中，并對(duì)其效果進(jìn)行了測(cè)試。最后，總結(jié)了本文的研究結(jié)果，并對(duì)未來的研究方向進(jìn)行了討論。二、HOEK-BROWN準(zhǔn)則的原理和應(yīng)用HOEK-BROWN準(zhǔn)則是巖體工程中廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)公式，其原理是基于線性分形理論。HOEK-BROWN準(zhǔn)則中的關(guān)鍵參數(shù)包括巖石單軸抗壓強(qiáng)度σc、應(yīng)力指數(shù)mi和巖石本身的韌性特征。HOEK-BROWN準(zhǔn)則的公式表達(dá)式如下：(1)其中，σ1和σ3是主應(yīng)力，σci是巖石單軸抗壓強(qiáng)度，mi是應(yīng)力指數(shù)，JRC是基礎(chǔ)韌性參數(shù)，a、b和s是常數(shù)。通過將公式(1)代入三軸壓縮試驗(yàn)的細(xì)觀力學(xué)分析中，可以得到巖體的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，進(jìn)而用來預(yù)測(cè)巖體中各種力學(xué)參數(shù)的變化。HOEK-BROWN準(zhǔn)則的應(yīng)用包括巖體穩(wěn)定分析、巖體開挖設(shè)計(jì)、巖爆預(yù)測(cè)和支護(hù)設(shè)計(jì)等方面。在進(jìn)行巖體穩(wěn)定分析時(shí)，需要確定巖體的強(qiáng)度和變形特性。除了HOEK-BROWN準(zhǔn)則，還有許多其他的方法可以用于計(jì)算和預(yù)測(cè)巖體的強(qiáng)度和變形特性，如破裂力學(xué)方法和本構(gòu)模型方法等。然而，HOEK-BROWN準(zhǔn)則由于其簡(jiǎn)單、實(shí)用和可靠性，成為了巖體穩(wěn)定分析中最常用的方法之一。三、HOEK-BROWN準(zhǔn)則存在的問題雖然HOEK-BROWN準(zhǔn)則廣泛應(yīng)用于巖體穩(wěn)定分析，但是根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)，其存在一些局限性。下面列舉幾個(gè)主要問題：（1）HOEK-BROWN準(zhǔn)則只適用于規(guī)則的幾何形狀。在實(shí)際工程中，巖體的幾何形狀往往是不規(guī)則的，因此HOEK-BROWN準(zhǔn)則的適用性受到了限制。（2）HOEK-BROWN準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)力路徑的影響很大。在實(shí)際工程中，作用于巖體的應(yīng)力往往是動(dòng)態(tài)的，并且可能會(huì)發(fā)生改變。HOEK-BROWN準(zhǔn)則的應(yīng)用在一定程度上依賴于應(yīng)力路徑，這也導(dǎo)致了其應(yīng)用的不穩(wěn)定性。（3）HOEK-BROWN準(zhǔn)則忽略了巖體的孔隙度和裂隙的影響。在實(shí)際工程中，巖體的孔隙度和裂隙對(duì)其強(qiáng)度和變形特性具有重要的影響，而HOEK-BROWN準(zhǔn)則忽略了這些因素，因此其適用性受到了限制。（4）HOEK-BROWN準(zhǔn)則的參數(shù)不易獲得。HOEK-BROWN準(zhǔn)則中的參數(shù)需要通過實(shí)驗(yàn)獲得，而且不同巖體的參數(shù)可能存在很大的差異，這也限制了HOEK-BROWN準(zhǔn)則的應(yīng)用范圍。四、HOEK-BROWN準(zhǔn)則的改進(jìn)方法針對(duì)HOEK-BROWN準(zhǔn)則存在的問題，本文提出了改進(jìn)方法，具體包括以下幾點(diǎn)：（1）改進(jìn)模型結(jié)構(gòu)。本文通過將HOEK-BROWN準(zhǔn)則與普通Karasawa-Takeuchi模型相結(jié)合，利用兩種模型的優(yōu)點(diǎn)，建立了一種新的HOEK-BROWN-KT聯(lián)合模型來預(yù)測(cè)巖體的強(qiáng)度和變形特性。（2）加入裂隙影響因素。為了更好地預(yù)測(cè)巖體的強(qiáng)度和變形特性，本文將巖體的孔隙度和裂隙影響因素加入到HOEK-BROWN-KT聯(lián)合模型中，從而提高了模型的適用性。（3）優(yōu)化參數(shù)選擇方法。本文提出了一種基于灰度關(guān)聯(lián)分析的參數(shù)選擇方法，以確保HOEK-BROWN-KT聯(lián)合模型的預(yù)測(cè)結(jié)果更加精確和可靠。五、HOEK-BROWN準(zhǔn)則在強(qiáng)度折減法中的應(yīng)用強(qiáng)度折減法是一種有效的巖體穩(wěn)定分析方法，其基本思想是通過降低巖體的強(qiáng)度水平來評(píng)估其穩(wěn)定性，通過多次迭代計(jì)算來得到巖體穩(wěn)定狀態(tài)。本文將改進(jìn)后的HOEK-BROWN-KT聯(lián)合模型應(yīng)用于強(qiáng)度折減法中，對(duì)其效果進(jìn)行了測(cè)試。通過模擬實(shí)際工程場(chǎng)景，得到了如下結(jié)果：（1）大大提高了強(qiáng)度折減法的計(jì)算效率。（2）準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了巖體的穩(wěn)定狀態(tài)，為巖體開挖、支護(hù)等工作提供了科學(xué)依據(jù)。（3）在不同工程場(chǎng)景下，HOEK-BROWN-KT聯(lián)合模型都具有較好的適用性。六、結(jié)論與展望本文通過對(duì)HOEK-BROWN準(zhǔn)則的分