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摘要
为了建立基于应变软化Hoek-Brown强度准则的围岩安全性评价方法,首先推导了Hoek-Brown准则与Mohr-Coulomb准则之间的关系,求得等效内摩擦角和黏聚力。其次将屈服接近度和破坏接近度进行变换统一到单元安全度量体系,进而总结了由Hoek-Brown应变软化参数表征的改进单元安全度(Zone Safety Index, ZSI)公式,实现了对单元的弹性、屈服和破坏状态的表达,并基于FLAC3D中FISH语言进行二次开发,编译了ZSI计算程序。随后,通过FLAC3D软件建立三维隧道模型,对该方法进行验证,并研究了Hoek-Brown准则参数对ZSI的影响规律。最后针对甄峰岭隧道大变形段的锚杆加固效果进行研究,利用ZSI法对大变形段不同长度锚杆加固方案进行安全稳定性对比分析,确定了较为合理的加固支护措施。研究结果表明:①ZSI小于1的区域与MIDAS的有效塑性应变区域基本一致,验证了ZSI程序的正确性,且ZSI可对岩体的弹性、屈服、破坏区域进行量化评价。②ZSI随地质强度指标GSI增加而增大,采用三次多项式进行拟合精度较高;随着单轴抗压强度σci增大,ZSI呈指数方程增加,具有较高的相关性,扰动越大,单元安全度越小,表征围岩稳定性越差,ZSI随扰动因数D呈双曲线递减趋势变化;③ZSI法能够作为隧道初期支护方案优化和安全性评价的参考指标,对相关隧道的优化结果显示,3 m长注浆锚杆,同时加强其他支护结构能有效控制事故区的大变形,且安全性较好。
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