大型地下洞库岩体力学参数取值及工程应用.pdf

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1、14石工{jc建设2012年2月任文明，梁久正(中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000)摘要：节理岩体强度与力学参数可通过最新版的广义Hoek—Brown破坏准则进行估计其预测结果能够满足工程应用。建立在现场工程岩体详细工程地质勘察基础上的p系统法，不仅为确定岩体G指标提供了便利，也可用于详细设计阶段的支护设计。通过工程应用说明了采用Hoek—Brown破坏准则预测节理岩体力学参数的过程。关键词：岩体力学；参数；地质强度指标GSI；p系统法；地下洞库doi：l0。3969／j．issn．1001-2206．2012．01．0040引言

2、斯经典强度理论的基础上，通过大量实验，首先于在地下洞室、隧道、边坡等岩体力学工程的设1980年提出的岩体非线性破坏经验准则。其强度计或数值软件模拟分析中，经常需要用到岩体力学估算的普遍公式为：参数，岩体力学参数可通过现场实验来获得，但这=0-'3+i(mb旦+so(1)0通常比较耗时，费用高，实验结果可靠性有时还有待商榷。为解决这一工程问题，许多岩体力学工作式中——岩体破坏时的最大有效主应力；者做了大量卓有成效的工作ll-8]，目前应用较为广——岩体破坏时的最小有效主应力；泛的用来预测岩体力学参数的新方法是2002版广——组成岩体的完整岩块单轴抗压

3、强度；义Hoek—Brown破坏准则。s，材料常数；在广义Hoek—Brown破坏准则中一个非常重要m厂通过材料常数mi折减得到。的输人参数是地质强度指标GS，，Gs，是Hoek在，CSl-lO0、口=。(2)Bieniawski的懈岩体分类系统基础上进行局部修mbmieGSI-IO0正后提出的，去掉了RMR中的地下水和节理产状．．．．——=。(3)JS：e影响。1995年之前．RMR岩体分类系统在工程应1(e丁)(4)用中有较好的效果。因为这时遇到的工程岩体质量a=+一e相对较好(30

4、要考虑爆破破坏和力水平条件下。为了解决质量较差岩体中所遇到的应力松弛对节理岩体的扰动程度。岩体力学问题．Hoek和Marinos提出了Gs，系统，由式(1)可得岩体单轴抗压强度和抗拉强他们随后又将GSI系统扩展应用于不均匀岩体。度：在前人研究的基础上，基于2002版广义O'c=Orcis(5)Hoek—Brown破坏准则，对某地下洞库项目初步设计阶段岩体稳定分析中力学参数取值问题进行了研or=一(6)，b究，在对场地工程地质勘察报告进行详细分析研究岩体变形模量E(GPa)采用下式：后。采用GSI系统分析确定岩体力学参数。1广义Hoek—Brown破

5、坏准则：(1一争)、／裔×10_1【】柏(7a)Hoek—Brown强度准则是Hoek等在参考格里菲第38卷第1期任文明等：大型地下洞库岩体力学参数取值及工程应用15或：(1一D)×10(1(7b)的工程岩体中，岩体结构受到破坏，不连续结构面的数量和方位不易准确获得，这种情况下还是应采式(7a)适用于i≤100MPa，式(7b)适用用Hoek提出的GSI参考值，在地下洞室、隧道和于。i>100MPa。边坡等稳定分析中，一般情况下是可以满足工程要考虑岩体整体行为时的岩体强度为：求的。也有采用通过RMR值或Q值与GSI的关系式一，r。i斋来计算GSI指

6、标，在质量较好岩体中，应用效果良(8)好；但是在非常差和非均质岩体中(如GSI<35)，当O't<<一(一为侧限应力的上限)，不建议采用这种关系式来确定GSI指标嘲。通过对式(1)表征的曲线进行线性拟合，可得等3工程应用效Mohr—Coulomb参数，摩擦角西和黏聚力c：3．1概述^⋯_arc。吼；n『【鱼(±)：——某地下洞库工程．在初步设计阶段根据勘察规范进行了详细的工程地质勘察，场区出露地层有太(9)古界表壳岩系、中元古界长城系、古生界寒武系、C=中生界侏罗系～白垩系和新生界第四系。岩石主要[i±)±(二)i±2：是太古界变质岩和燕山期侵入岩

7、。发育多条断层以(1+)(2+。)x／l+[6amb(s+mbO"3)】／[(1+0)(2+n)]及各种节理裂隙。(10)该区侵入岩主要是燕山期花岗岩，中粗粒结式中=构，块状构造。主要矿物成分为钾长石和石英。地ord表岩石风化强烈，向深部变弱。Hoek建议。对于隧道有：一为了模拟分析地下洞室结构稳定性，正确选取．094鲁-o47(鲁)现场岩体力学参数作为数值分析软件的输入参数就显得颇为重要。式中——岩体容重；3．2p系统和G指标日——隧道埋深。岩体质量主要取决于岩体破裂程度，根据组成如果水平应力大于垂直应力，应采用水平应力岩体的完整岩块性质、破裂程

8、度、节理产状等可给代替yH。出岩体质量分级，本工程主要采用Barton提出的Q2岩体G值的量化系统。GSI系统的核心工作是