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| 內容簡介： |
内 容 提 要
本书共分为5章：第1章介绍了围岩参数确定及Hoek-Brown和Mohr-Coulomb准则在隧道稳定性分析中的适用性的研究意义，以及岩体强度准则、隧道围岩力学参数确定方法、隧道围岩稳定性分析方法的研究现状；第2章介绍了研究依托的工程项目扁担垭隧道工程的工程地质特征；第3章介绍了量化的GSI围岩分级系统以及基于GSI围岩分级系统和Hoek-Brown准则确定隧道围岩力学参数的方法；第4章介绍了Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则在FLAC中的实现；第5章介绍了基于Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则的隧道围岩稳定分析。
本书可供从事隧道工程地质勘察和设计的科研人员、工程技术人员使用，也可供高等院校相关专业的师生参考。
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| 目錄：
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目 次
1 绪论
1.1 岩体强度准则研究现状
1.2 隧道围岩力学参数确定方法研究现状
1.3 隧道围岩稳定性分析方法研究现状
2 扁担垭隧道工程地质特征
2.1 扁担垭隧道工程概况
2.2 扁担垭隧道工程地质条件
2.3 扁担垭隧道水文地质条件
2.4 岩石物理力学参数
2.5 扁担垭隧道地应力特征
3 基于GSI基本理论确定隧道围岩力学参数
3.1 量化的GSI围岩分级系统
3.2 Hoek-Brown岩体强度准则
3.3 基于GSI围岩分级系统和Hoek-Brown准则确定隧道围岩力学参数
4 Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则在FLAC中的实现
4.1 FLAC程序简介
4.2 Mohr-Coulomb准则在FLAC中的实现
4.3 Hoek-Brown准则在FLAC中的实现
4.4 基于C自定义Hoek-Brown准则模型
5 Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则的隧道围岩稳定分析
5.1 拟研究区段工程地质特征及概况
5.2 隧道开挖数值模拟
5.3 隧道围岩稳定性结果分析
5.4 小结
附录
参考文献
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| 內容試閱：
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前 言
岩体强度理论和岩体力学参数的确定是岩体力学的基本问题，在岩石力学的研究中一直占有相当重要的地位。随着隧道工程日益普遍，其规模正以前所未有的速度发展，而隧道工程往往体积庞大,赋存的地质条件复杂多变，近年来呈现埋藏深、长度长、地应力高的特点，破坏判据的准确把握和岩体力学参数的准确取值对于隧道围岩的稳定性分析显得尤为重要，直接关系到工程建设的成败。目前应用较为广泛的破坏判据是Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则。Mohr-Coulomb准则是基于材料力学、弹塑性力学的知识体系，以严谨的数学方法建立的，是目前应用最为广泛的判据，几乎所有的岩体和土体稳定性分析数值模拟软件都采用该判据。
但Mohr-Coulomb准则不能动态地反映岩体破坏时的力学行为，在工程模拟中存在一定的局限性，并且该准则不适用节理破碎岩体［1］。Hoek-Brown准则综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响，弥补了Mohr-Coulomb准则在模拟岩体破坏中的不足，而且适用于质量极差的节理化岩体的稳定性评价［2］。但目前Hoek-Brown准则在数值模拟方面的应用还较少。隧道围岩力学参数的选取中，由于隧道围岩中结构面的存在，以及水、风化等外营力的作用，隧道围岩的力学行为与岩石试块所表现的力学行为之间存在很大的差异。故要考虑岩石与岩体的这种差异而进行工程处理，这样隧道围岩稳定性分析结果才更接近于实际情况。
湖北沪蓉西高速公路扁担垭隧道为沪蓉西高速公路的控制性工程，埋藏深、长度大，工程地质条件较为复杂，赋存高地应力，节理化岩体较为发育，隧道施工过程中围岩塌方、大变形问题突出。本书以湖北沪蓉西扁担垭隧道为研究对象，采用基于GSI的围岩分级系统来确定隧道围岩力学参数，以及针对Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则在深埋长隧道围岩稳定性分析进行研究具有一定的代表性。
一、本书所研究内容及获得的结论
（1）GSI围岩分级系统中，GSI值是根据岩体所处的地质环境、岩体结构特性和表面特性来确定的，很好地反映了工程岩体的特征。目前GSI围岩分级方法是唯一一种直接与Mohr-Coulomb破坏准则、Hoek-Brown破坏准则和岩体模量相联系的分级方法。本书采用基于岩体体积节理数Jv和结构面条件因子JC的量化的GSI围岩分级系统确定隧道围岩力学参数，提高了其取值的精确性，减少了对经验的依赖性，有利于更加客观准确地估计出隧道围岩参数。这种方法周期短，方便易行，在工程实践中可操作性强。
（2）在国内，Hoek-Brown准则在数值模拟方面的应用还较少，本书在FLAC中实现了Hoek-Brown准则模型，并根据Hoek-Brown准则应用数值模拟法分析隧道围岩稳定性与变形特征。
（3）强度准则的选取对于工程设计具有十分重要的意义，本书基于数值法分析Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则在隧道围岩稳定性分析中的适用性。在扁担垭隧道中，基于两种准则计算得到的应力分布规律与塑性区分布基本一致。但基于Hoek-Brown准则所得到的水平方向和竖直方向位移明显比Mohr-Coulomb准则所得到的结果要大，尤其是在高应力区和极高应力区，前者大致为后者的3倍；在中低应力区，基于Hoek-Brown准则得到的位移值与基于Mohr-Coulomb准则得到的计算结果吻合度较高。Hoek-Brown准则综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响，能动态地反映岩体破坏时的力学行为，较Mohr-Coulomb准则适用性要好，较适宜节理化岩体发育的隧道围岩稳定性评价。
二、本书内容对隧道围岩稳定性研究具有重要理论意义和现实意义
本书探索采用基于量化的GSI理论确定隧道围岩力学参数，实现了Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则对隧道围岩稳定性的数值模拟分析，并将Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则的计算结果与实际工程进行了对比，分析这两个强度准则在隧道围岩稳定性分析中的适用性：
（1）岩体力学参数的选取的合理性直接关系到隧道工程的安全性和经济性。本书探索采用基于岩体体积节理数Jv和结构面条件因子JC的量化的GSI围岩分级系统确定隧道围岩力学参数，这种方法周期短，方便易行，可操作性强，将大大节约投资成本，为围岩力学参数的确定提供一种新的思路。
（2）基于C在FLAC中实现Hoek-Brown准则模型，使得在FLAC中采用Hoek-Brown准则进行模拟计算成为可能，同时作为用户自定义模型的一种尝试，有利于用户根据具体项目需要自定义模型的发展，由于自定义本构模型还适用于高版本的FLAC2D 、3DEC、UDEC等其他Itasca软件中，应用范围更广，对数值模拟的发展起着重要的推动作用。
（3）在国外，Hoek-Brown准则在数值模拟中已应用得非常广泛，而国内还应用得较少，本书探索Hoek-Brown准则应用数值模拟法分析隧道围岩变形特征与稳定性，这是国内Hoek-Brown准则在数值模拟推广应用中的一个较好的尝试。
（4）强度准则的选取对于工程设计具有十分重要的意义，本书将研究Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则在隧道围岩稳定性分析中的适用性，将推动岩体力学本构模型的发展和研究。
本书的出版得到了作者单位南昌工程学院相关领导的支持和关心，还得到了国家自然科学基金项目（51409140）、国家自然科学基金应急管理项目（41641023）、江西省自然科学基金项目（2015BAB213027）、江西省水工程安全与资源高效利用工程研究中心开放基金（OF201602、OF201604）、江西省交通厅重点科技项目（2016H0022）的资助，在此一并表示衷心的感谢！
因作者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请各位专家和读者指正！
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