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基于Hoek-Brown 准则的岩质边坡稳定性分

原文作者:
  刘立鹏,姚磊华,陈洁,王成虎
发布时间:
  2014-08-15
来    源:
  中国地质大学 工程技术学院,中国地震局 地壳应力研究所
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摘要: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。
1 引 言
    现有边坡稳定分析主流数值模拟软件及传统极限分析法中多数运用Mohr-Coulomb 准则(M-C 准则)作为强度准则,即需用c,ϕ 等岩体力学参数来反应岩体强度,故基于M-C 准则的边坡稳定性研究较多[1~6],而基于Hoek-Brown 准则(H-B 准则)的边坡稳定性研究很少,且对H-B 准则中所需参数对边坡稳定性的影响研究也很少。针对上述问题,本文在介绍最新版本的H-B 经验强度准则基础上,利用极限平衡软件Slide[7]对H-B 准则中所需力学参数及边坡几何参数的变化对边坡稳定性的影响进行了分析。在研究的基础上结合E. Hoek 和E. T. Brown[8]所提出的岩体分级标准中岩石单轴抗压强度界限值,得出岩质边坡稳定系数分布图。利用稳定系数分布图分析漫湾水电站左岸边坡稳定性,并与前人分析结果进行对比,取得了较好的一致性。
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