Hoek-Brown强度准则

摘要： 岩体力学参数取值方法成为了边坡稳定性分析的关键技术。以某露天矿山边坡岩体力学参数取值研究为例,开展室内试验得到岩石的单轴抗压强度、抗剪强度,抗拉强度、弹性模量以及泊松比,并在此基础上采用RQD法和CSIR法对岩体质量进行评价,再结合Hoek-Brown强度准则对岩石力学参数进行折减,得到的岩体力学参数与实际现场原位试验得到的结果特征基本一致。

摘要： 为了降低地质强度指标GSI取值主观性,提高岩体力学参数取值精度,采用正交试验得出岩体地质特征参数关于GSI敏感性排序,选出对GSI影响较大的4个参数;引入岩体结构等级SR、结构面表面等级SCR的区间数概化出GSI区间范围;引入岩体完整性系数K_(V),波速比K′_(V)对GSI区间范围进行线性插值,从而获得精确的GSI值。以清家沟隧道为例,用该方法估算出的岩体力学参数值在III_(2)级围岩规范范围内,利用FLAC^(3D)进行数值模拟,所得拱顶竖向沉降值与实际监测值之间相对误差为1.5%,验证了该方法的可靠性。

摘要： 爆破是目前岩质边坡的主要开挖方式,为评估爆破损伤对工程边坡稳定性的影响,基于Hoek-Brown强度准则中的扰动因子D探讨爆破损伤的弱化规律。以岩体纵波波速变化表征D的空间变化规律,获得指数型分布的D值变化形式来反映爆破损伤程度的空间分布特征。探讨了D值的分布规律及爆破影响范围对边坡安全系数的影响。算例表明:D值按指数型分布规律渐变,稳定性系数为1.14;按线性和二次函数分布规律渐变时,稳定性系数增加至1.39和1.47;考虑扰动区范围内D值指数型分布渐变,采用系统锚杆加固能有效补偿爆破损伤造成的岩体力学性质下降及边坡稳定性不足。研究结果表明:采用D渐变弱化的方式,能较好的反映爆破损伤对边坡稳定的实际影响;采用系统锚杆可对爆破损伤进行有效控制;D的分布形式及范围会对边坡稳定性评价结果造成较大影响。

摘要： 优化支护设计和改善支护效果是新时代矿山发展的迫切要求,但目前金属矿山巷道支护设计规范欠缺,设计与施工方案主要依靠简单的经验公式,缺乏相应的理论基础。在Hoek-Brown强度准则和地质强度指标GSI的理论基础上,实现了岩体质量等级力学参数随机赋值,提出了支护效果安全系数计算方法,对不同等级岩巷素喷支护进行了数值模拟分析。将模型计算数据与大数据统计分析相结合,建立了不同岩体等级、不同支护厚度与支护效果最小安全系数的经验表达式。研究表明:基于强度理论对围岩力学参数自行赋值,结合数值模拟软件可分析岩巷支护效果;通过确认应力控制阈值,可绘制断面安全系数包络图,直观寻找支护体系薄弱点以便预先加固。研究成果为不同质量等级围岩的素喷支护效果安全性评估提供了一种有效方法,可供实际工程设计借鉴。

摘要： 基于Hoek-Brown准则,推导了考虑应力重分布(不考虑地下水作用)的深埋圆形隧洞弹塑性区应力位移计算公式。并对不同地质强度指标GSI、围岩类别、支护力和初始应力对围岩塑性区半径和位移的影响进行了分析。在GSI取相同值时,不论岩石的种类,初始地应力对围岩塑性区的应力和位移都有较大的影响,尤其是在初始地应力大于15 MPa时影响效果明显增大。将现场观测的围岩累计沉降值和塑性区范围与理论值计算值对比分析发现,围岩累计沉降按斜率可划分为严重扰动区、中度扰动区和微扰动区,且塑性区范围与实际观测结果较为接近,围岩剧烈变形区域集中在距围岩表面0.8 m范围内,其变形量占理论计算值的90%左右,可以为以后类似工程提供参考。

摘要： 为探明高地应力软岩隧道在不同开挖工法下洞周塑性变形和应力重分布的响应特征以及地质强度参数对开挖变形的影响机制,寻求不同围岩等级下合理的开挖工法体系以及最佳支护时机,利用数值分析手段,对四种工法下的围岩应力、塑性区分布及变形失稳展开分析研究.结果表明:(1)对于软弱围岩,采用CRD法和三台阶临时仰拱法能够有效控制围岩变形、应力和塑性区的发展,尤其是对拱脚位移的控制效果突出明显,三台阶法和环形预留核心土法开挖后将在拱脚处产生较大的收敛变形;(2)采用临时支撑将在支撑及拱脚位置产生明显的应力集中,实际过程中应加强对此位置的保护,设置锁脚锚杆或补强注浆提高其强度承载力;(3)开挖后过早支护没有充分发挥围岩自承能力,支护不及时围岩内出现松动压力使围岩进入流变状态,软弱Ⅴ级围岩合理支护时间段应在开挖后荷载释放10%~30%内;(4)拱腰水平收敛整体随侧压力系数的增加而增大,但当K为0.5时,拱腰水平位移有从向内收敛迅速向外扩张的趋势;拱顶以上围岩竖向沉降随侧压力系数的增大而减小.数值模拟结果为类似高地应力软岩隧道设计施工和变形控制提供参考和依据.

摘要： 为确定破碎围岩隧道二次衬砌的最优施作时机,以雅康高速紫石隧道为例,将Hoek-Brown强度准则嵌入Abaqus软件并建立数值计算模型,对该隧道IV级围岩深埋段、V级围岩深埋段和V级围岩浅埋段的隧道初期支护结构以及二次衬砌结构内力进行了数值模拟分析,并对不同围岩位移释放率下施作二次衬砌的安全系数进行了计算。结果表明:IV级围岩深埋段和V级围岩段的初期支护内力的增长在围岩位移释放率分别达到90%和95%后趋于平缓;IV级围岩深埋段二次衬砌最优施作时机是围岩位移释放率达到90%时,而V级围岩深埋段和浅埋段二次衬砌在围岩位移释放率达到95%时施作较优,此时隧道结构内力与安全系数均可满足规范要求。

摘要： 岩石介质在不同荷载环境下具有显著的弹塑性变形特征和断裂力学行为。为了同时描述岩石的弹塑性变形连续场以及断裂力学行为的非连续场,提出了一种基于Hoek-Brown强度准则的非常规态型近场动力学(non-ordinary state-based peridynamics,NOSBPD)弹塑性模型。首先,基于非局部变形框架下的材料对应性关系,建立了以HoekBrown强度准则为屈服准则的NOSBPD弹塑性本构方程,通过主应力空间的返回映射算法得到给定应变增量对应的应力增量,并给出了相应的增量模型积分算法;其次,提出了基于等效塑性应变的断裂准则,实现了岩石弹塑性断裂全过程力学行为的表征;最后,通过引入非均匀变形状态消除了NOSBPD模拟存在的零能模式问题。基于数值模拟结果与有限元结果以及试验数据进行对比分析,验证了所建立模型的正确性,可为岩石的弹塑性断裂力学行为研究提供有效分析手段。

摘要： 龙塘水库坝址基岩为中厚-巨厚层状灰岩,节理发育,沿节理普遍发生溶蚀风化,属典型的溶蚀节理化岩体.节理和溶蚀风化是影响该坝址岩体质量的关键因素,在对节理的成因机制、节理和溶蚀风化对岩体质量影响分析的基础上,采用原位试验和Hoek-Brown经验准则两种方法分析了岩体力学性质,并根据岩块强度、岩体完整程度、结构面特征等指标对岩体质量进行了综合评价,进而确定了利用和处理措施.结果表明:①溶蚀节理化岩体在构造破裂的基础上叠加了溶蚀作用,完整程度差且不均匀,整体强度低.② 在围压状况下,可满足中等坝高大坝地基的要求,但存在坝基不均匀变形问题.③作为地下洞室围岩易形成不稳定的块体,节理密集段和溶蚀发育段易发生塌落、变形.研究成果可供类似工程借鉴.

摘要： 基于挡土墙对数螺旋破坏机制,考虑非线性Hoek-Brown强度准则,采用极限分析上限法计算了挡土墙的土体重力功率、内能耗散率和主动土压力功率,根据虚功率原理推导了挡土墙的主动土压力解析式,并采用Matlab软件求解了主动土压力的最优上限解.分析挡土墙和土体的参数、Hoek-Brown强度准则对挡土墙的主动土压力及稳定性的影响,结果表明,随着扰动因子、墙背倾角、挡土墙高度和土体容重的增大,主动土压力非线性增大,挡土墙的稳定性降低;随着地质强度指标、岩体常数、外摩擦角和单轴抗压强度的增大,主动土压力非线性减小,挡土墙的稳定性增加.

摘要： 本文结合工程实际,利用Hoek-Brown强度准则模拟分析巷道围岩变形破坏的情况,对比Mohr-Coulomb准则的模拟结果进行分析。研究表明:在FLAC模拟中,Hoek-Brown准则的模拟结果与Mohr-Coulomb准则的模拟结果很相似,但是在数值上有着明显的差异。这是因为Hoek-Brown准则在应用过程中考虑了开挖扰动对岩体力学参数的影响,更接近工程实际。

摘要： 本文结合工程实际,利用Hoek-Brown强度准则模拟分析巷道围岩变形破坏的情况,对比Mohr-Coulomb准则的模拟结果进行分析。研究表明:在FLAC模拟中,Hoek-Brown准则的模拟结果与Mohr-Coulomb准则的模拟结果很相似,但是在数值上有着明显的差异。这是因为Hoek-Brown准则在应用过程中考虑了开挖扰动对岩体力学参数的影响,更接近工程实际。

摘要： 本文结合工程实际,利用Hoek-Brown强度准则模拟分析巷道围岩变形破坏的情况,对比Mohr-Coulomb准则的模拟结果进行分析。研究表明:在FLAC模拟中,Hoek-Brown准则的模拟结果与Mohr-Coulomb准则的模拟结果很相似,但是在数值上有着明显的差异。这是因为Hoek-Brown准则在应用过程中考虑了开挖扰动对岩体力学参数的影响,更接近工程实际。

摘要： 本文结合工程实际,利用Hoek-Brown强度准则模拟分析巷道围岩变形破坏的情况,对比Mohr-Coulomb准则的模拟结果进行分析。研究表明:在FLAC模拟中,Hoek-Brown准则的模拟结果与Mohr-Coulomb准则的模拟结果很相似,但是在数值上有着明显的差异。这是因为Hoek-Brown准则在应用过程中考虑了开挖扰动对岩体力学参数的影响,更接近工程实际。

摘要： 本文结合工程实际,利用Hoek-Brown强度准则模拟分析巷道围岩变形破坏的情况,对比Mohr-Coulomb准则的模拟结果进行分析。研究表明:在FLAC模拟中,Hoek-Brown准则的模拟结果与Mohr-Coulomb准则的模拟结果很相似,但是在数值上有着明显的差异。这是因为Hoek-Brown准则在应用过程中考虑了开挖扰动对岩体力学参数的影响,更接近工程实际。

摘要： 研究了基于Hoek-Brown强度准则岩体力学参数取值方法,指出了Hoek-Brown强度准则和有关改进公式中存在的不足,利用正弦函数来表征岩体受扰动程度修正系数Km,Ks与完整系数Kv之间的关系,建立了Hoek-Brown经验参数m,s的一种改进取值方法-IBDRMP法.该法既反映了岩体受扰动程度,又反映了Km,Ks与Kv之间的非线性关系.以大厂91号矿体岩体力学参数工程处理为例,分别采用IBDRMP法和其他几种方法进行分析计算,结果表明:IBDRMP法在确定介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数时更接近实际情况.

摘要： 研究了基于Hoek-Brown强度准则岩体力学参数取值方法,指出了Hoek-Brown强度准则和有关改进公式中存在的不足,利用正弦函数来表征岩体受扰动程度修正系数Km,Ks与完整系数Kv之间的关系,建立了Hoek-Brown经验参数m,s的一种改进取值方法-IBDRMP法.该法既反映了岩体受扰动程度,又反映了Km,Ks与Kv之间的非线性关系.以大厂91号矿体岩体力学参数工程处理为例,分别采用IBDRMP法和其他几种方法进行分析计算,结果表明:IBDRMP法在确定介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数时更接近实际情况.

摘要： 研究了基于Hoek-Brown强度准则岩体力学参数取值方法,指出了Hoek-Brown强度准则和有关改进公式中存在的不足,利用正弦函数来表征岩体受扰动程度修正系数Km,Ks与完整系数Kv之间的关系,建立了Hoek-Brown经验参数m,s的一种改进取值方法-IBDRMP法.该法既反映了岩体受扰动程度,又反映了Km,Ks与Kv之间的非线性关系.以大厂91号矿体岩体力学参数工程处理为例,分别采用IBDRMP法和其他几种方法进行分析计算,结果表明:IBDRMP法在确定介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数时更接近实际情况.

摘要： 研究了基于Hoek-Brown强度准则岩体力学参数取值方法,指出了Hoek-Brown强度准则和有关改进公式中存在的不足,利用正弦函数来表征岩体受扰动程度修正系数Km,Ks与完整系数Kv之间的关系,建立了Hoek-Brown经验参数m,s的一种改进取值方法-IBDRMP法.该法既反映了岩体受扰动程度,又反映了Km,Ks与Kv之间的非线性关系.以大厂91号矿体岩体力学参数工程处理为例,分别采用IBDRMP法和其他几种方法进行分析计算,结果表明:IBDRMP法在确定介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数时更接近实际情况.

摘要： 研究了基于Hoek-Brown强度准则岩体力学参数取值方法,指出了Hoek-Brown强度准则和有关改进公式中存在的不足,利用正弦函数来表征岩体受扰动程度修正系数Km,Ks与完整系数Kv之间的关系,建立了Hoek-Brown经验参数m,s的一种改进取值方法-IBDRMP法.该法既反映了岩体受扰动程度,又反映了Km,Ks与Kv之间的非线性关系.以大厂91号矿体岩体力学参数工程处理为例,分别采用IBDRMP法和其他几种方法进行分析计算,结果表明:IBDRMP法在确定介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数时更接近实际情况.

摘要： 本发明提供了一种强度准则驱动的近场动力学模型预测结构破坏的方法，通过建立结构件的强度准则驱动的近场动力学模型，将预测结构件的几何与材料参数及其工况条件输入到所述模型中，即能预测出所述预测结构件从变形到完全破坏的服役周期。该方法可靠性高，适用范围广，计算效率高，能模拟复杂结构并载荷条件下多裂纹萌生和扩展、直至结构完全破坏的过程。

摘要： 本发明实施例提供了一种岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备。所述方法包括：根据岩石样本及层理角度，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与围压的关系，根据所述岩石样本及围压，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与层理角度的关系；采用自定义的拟合函数，结合所述材料参数与围压的关系以及材料参数与层理角度的关系，获取材料参数与围压及层理角度的关系，构建岩石样本的强度准则材料参数预测值。本发明实施例提供的岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备，可以有效构建岩石样本的强度准则材料参数预测值，并且能够进一步确定岩石样本的强度准则材料参数预测值的准确性，并在此基础上得到改进的H‑B准则。

摘要： 本发明公开一种不同强度准则协同作用下定向井井壁坍塌压力评价方法，包括：利用测录井、钻完井、室内测试资料，确定所钻地层的垂深、地层孔隙压力、上覆岩层压力、最大水平地应力、最小水平地应力和最大水平地应力方位角、岩石内聚力、岩石内摩擦角、岩石泊松比、岩石孔隙度、Biot系数和井壁渗透系数；建立不同岩石强度准则下的坍塌压力计算模型；计算不同岩石强度准则之间的相对重要程度；确定出不同岩石强度准的权重系数；建立不同强度准则协同作用下定向井坍塌压力计算模型。本发明由于引入了权重系数，结合了其他准则的优点，获得了不同强度准则的优势协同作用，在给出合理权重系数的情况下可以更为准确的计算出坍塌压力当量密度值。

摘要： 本发明公开了一种基于管材塑性失效准则的油气井管柱强度设计方法，包括以下步骤：S1确定油气井井筒各工况下的温度分布；S2选取管材，开展不同温度下的力学实验，获取不同温度下的应力‑应变曲线和管材材料参数；S3拟合材料不同温度下的应变硬化模型参数；S4根据塑性失效准则，选取材料的最大均匀延伸率δ为设计判据；S5考虑安全余量，选取管柱的许用应变[ε]；S6计算管柱材料许用应变对应的许用应力[σ]；S7计算管柱全生命周期内所受外载，判断管柱强度是否满足要求，不满足要求时重复步骤S2‑S7，直到管柱强度满足要求；S8完成强度校核，得到满足需求的管柱。本发明提高了管柱选材经济性、保证了井下管柱安全性、计算简单精度高，具有较好的实用性和可操作性。

摘要： 本发明涉及一种天然气水合物开采技术领域，特别涉及一种开采过程水合物地层强度准则的建立方法。包括以下步骤：对人工制备的含甲烷水合物沉积物试样进行CO2置换实验，并对置换前后的试样进行三轴力学实验，确定其包括破坏强度在内的各项力学参数；基于M‑C强度准则，根据三轴力学实验结果绘制应力莫尔圆，得到试样的内聚力和内摩擦角；利用初始水合物饱和度、置换率参数对内聚力和内摩擦角进行修正，拟合得到修正系数；将建立的考虑CO2置换影响下的强度准则的计算曲线与实验结果进行对比，验证所建立强度准则的准确性。本发明对于CO2置换影响下的天然气水合物储层具有较好的适用性，可为后续的理论研究及工程设计提供帮助。

摘要： 本发明公开了基于数字钻参数确定Hoek‑Brown准则中常数mi和强度包络线的方法，首先进行数字钻实验，得到数字钻参数，根据Hoek‑Brown准则以及数字钻参数之间的关系得到切削力Ft与推力Fn的关系曲线，计算出钻头前角α和钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角θ；计算出压缩区与完整岩石的摩擦角以及岩石的内摩擦角绘制切削力Ft关于推力Fn的关系曲线，得到曲线截距b，计算出Hoek‑Brown准则中常数mi；将θ、截距b代入岩石粘聚力c的方程式中计算出粘聚力c，进而计算出岩石单轴抗压强度UCS；将计算的常数mi、单轴抗压强度UCS代入H‑B准则，进而计算出岩石的三轴抗压强度TCS。本发明解决了现有计算常数mi方法的准确性、科学性、简易性无法保证的问题。

摘要： 本发明涉及的是层理发育页岩储层井壁坍塌压力的预测方法，具体为：调研现场钻井、测井资料，得到矿区地应力大小及方位、孔隙压力；通过室内实验测试得到不同围压及层理倾角岩心强度，采用“U”型的Pariseau强度准则对强度数据进行拟合；通过坐标变换得到在井眼直角坐标系下地应力及各向异性引起的井周应力，叠加后结合Biot有效应力，得到井眼极坐标下井壁有效应力分量；将井壁不同位置处最大和最小主应力，代入Pariseau准则，通过循环迭代法得到该点坍塌压力，得到井周各点处的坍塌压力后，取其最大值即为该井眼轨迹下的井壁坍塌压力；将不同井眼轨迹的坍塌压力绘制为饼状云图，可依据该图确定最为稳定井眼轨迹及井眼沿不同轨迹下钻进时的安全钻井液密度。

摘要： 本发明涉及建筑材料技术领域，提供了一种纤维增强混凝土动态H‑B强度准则的建立方法。该方法基于胡克‑布朗(H‑B)强度准则，通过分析H‑B强度准则的参数m随应变率及σc随应变率的变化规律，建立考虑应变率效应的HBPRC的动态H‑B强度准则；进一步分析m及σc与HBPRC抗压与抗拉强度之间的关系，最终建立与HBPRC的孔表面积分形维数和BF、PF掺量有关的HBPRC的动态H‑B强度准则；D1和D2分别为HBPRC的毛细孔和气孔的孔表面积分形维数；V1、V2分别代表BF和PF的掺量，单位为％；其拟合结果与试验结果的一致性较高，不仅能够有效表达HBPRC的强度随应变率和围压的变化规律，而且能够有效体现HBPRC的孔表面积分形维数和BF、PF掺量对HBPRC动态力学性能的影响。

摘要： 本发明提供了一种强度准则驱动的近场动力学模型预测结构破坏的方法，通过建立结构件的强度准则驱动的近场动力学模型，将预测结构件的几何与材料参数及其工况条件输入到所述模型中，即能预测出所述预测结构件从变形到完全破坏的服役周期。该方法可靠性高，适用范围广，计算效率高，能模拟复杂结构并载荷条件下多裂纹萌生和扩展、直至结构完全破坏的过程。

摘要： 本发明实施例提供了一种岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备。所述方法包括：根据岩石样本及层理角度，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与围压的关系，根据所述岩石样本及围压，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与层理角度的关系；采用自定义的拟合函数，结合所述材料参数与围压的关系以及材料参数与层理角度的关系，获取材料参数与围压及层理角度的关系，构建岩石样本的强度准则材料参数预测值。本发明实施例提供的岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备，可以有效构建岩石样本的强度准则材料参数预测值，并且能够进一步确定岩石样本的强度准则材料参数预测值的准确性，并在此基础上得到改进的H‑B准则。