基于HoekrBrown强度准则的隧道围岩参数智能反分析-甘肃科技.PDFVIP

第２９卷　第３期 甘肃科技 Ｖｏｌ２９　Ｎｏ３ ２０１３年２月 ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｅｂ　２０１３ 基于Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ强度准则的 隧道围岩参数智能反分析 １ ２ 白浪峰 ，李龙剑 （１同济大学 地下建筑与工程系，上海２０００９２；２江苏省电力设计院，江苏 南京２１１１０２） 摘　要：岩体力学参数的合理确定是隧道工程中一项基础性工作，也是隧道施工过程中存在的一个重要问题，直接 关系到分析结果的正确性和可靠性，反分析作为一种可以较好地确定岩体力学参数的方法，在岩土工程领域得到广 泛应用。本文基于Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ强度准则，首先利用敏感性分析理论对Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ准则中４个参数进行了敏感性 分析，然后编制遗传－粒子群反分析程序进行隧道围岩物性参数的反分析。基于反演分析得到的围岩力学参数，对 下一步施工产生的影响进行预测，取得了良好效果，验证了所提方法准确、可靠，具有一定的适用性。 关键词：隧道工程；围岩；Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ强度准则；反分析 中图分类号：ＴＵ４１３６２ 定岩体的力学参数（弹性模量Ｅ、泊松比 、岩石单 μ １　引言 轴抗压强度 、地质强度指标 ＧＳＩ、完整岩石常数 σｃｉ 公路隧道工程一般建筑在岩石地质环境中，岩 ｍｉ和扰动系数Ｄ）对拱顶沉降以及洞周收敛值的敏 体的性质对隧道建设起着决定性的影响因素。岩体 感性，然后利用编制的遗传—粒子群反分析程序反 与一般工程材料的重大差别在于它是被结构面纵横 演围岩力学参数。根据反分析得出的围岩力学参数 切割，把岩体分割成形状不一、大小不等的块体，从 进行正演计算，对相临开挖面的围岩变形及应力状 而形成具有一定结构的多裂隙体，致使岩体失去了 态进行预报，从而指导下一阶段隧道的设计和施工， 它原有的连续性和坚固完整性［１－３］，因此节理岩体 取得良好效果。 的强度、变形参数是隧道工程设计与数值分析成果 可靠性的决定性控制因素。物理力学参数选用不当 ２　研究原理及思路 甚至会对工程实践起误导作用。基于此，岩体的强 ２１　Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ强度准则简介 度、变形参数取值问题是极具研究价值的基础性课 霍克和布朗在总结了大量实验和工程资料的基 题。但由于其本身构造的复杂性，使得理论分析存 础上，于１９８０年提出了一种针对节理岩体强度进行 在很多困难。诸如试验室的岩体样本荷载试验不能 评估的方法，并在１９９７年提出了节理岩体的广义经 很好的体现现场巨大块体岩石的力学性能，而现场 验强度准则。２００２年，为了解决经验公式在 ＧＳＩ＝ 试验又存在许多实践上和经济上的问题。因此，寻 ２５时产生突变这个问题，引进了一个岩体扰动因子 找一种较简便、通用能确定岩体强度的方法成了岩 ［６，７］ Ｄ，从而使得经验公式在 ＧＳＩ＝２５时仍然连续 ， 土工程界一个急待解决的问题。