基于Hoek-Brown準則隱伏巖溶路基穩(wěn)定性及動態(tài)風險響應研究.pdf

1、隱伏巖溶的存在，為高速公路的安全施工及營運隱患。溶腔在地下水及外部荷載的作用往往會進一步劣化，從而引發(fā)更大的安全事故，故有必要在施工前對巖溶路基進行論證及處治。依托于湖南省湘西自治州永-吉高速公路工程進行研究，該高速公路是包茂高速和二廣高速的加密線，也是西北區(qū)重要的省內(nèi)交通要道。依據(jù)地質(zhì)相關資料及現(xiàn)場查勘可知，永-吉高速沿線主要含剝蝕及溶蝕構造的中低山丘陵地貌，其主要地質(zhì)特點為巖溶分布較廣及密集，溶腔大小不一。正確、有效地進行巖溶地區(qū)隱

2、伏巖溶路基的穩(wěn)定性分析及施工風險評價，可為其施工提供響應決策依據(jù)，實現(xiàn)巖溶高速公路的信息化施工與管理。
　　非線性Hoek-Brown巖體強度準則是基于大量試驗及工程實踐得出的，具有Mohr-Coulomb準則不能解決低應力及非線性問題的優(yōu)點，同時該準則引入GSI系統(tǒng)后，可更快捷地獲取巖體力學參數(shù)及受力特性。廣義H-B強度準則綜合考慮了準則參數(shù)的多種影響因素，巧妙結(jié)合定性與定量分析，具有簡便、適用等優(yōu)點，在巖體工程設計與科研中不斷

3、得到驗證及改進。本研究項目主要是對廣義Hoek-Brown強度經(jīng)驗準則的基本理論作出系統(tǒng)總結(jié)，在分析前人對該經(jīng)驗準則研究和改進的基礎上，探討該準則運用于巖體變形及穩(wěn)定性分析領域的基本原理及方法，指導巖溶路基穩(wěn)定性分析評價，其主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1) H-B準則作為一個經(jīng)驗準則，準則參數(shù)的選取受主觀性影響較大，通過進行敏感性分析得出準則參數(shù)對巖體宏觀力學參數(shù)的非線性影響規(guī)律，從而為工作人員有的放矢量化其參數(shù)提供理論支撐。

4、在使用H-B準則穩(wěn)健性選取巖體宏觀力學參數(shù)時，應有選擇性地不同程度量化準則參數(shù)，確保H-B準則靈活應用而又接近工程實際情況。
　　(2)當前行內(nèi)對巖溶路基穩(wěn)定性分析尚無統(tǒng)一的評判標準。本研究課題以巖體強度判據(jù)、巖體極限應變判據(jù)及巖體位移判據(jù)綜合作為巖溶路基穩(wěn)定性的判斷根據(jù)。在運用數(shù)值軟件計算其穩(wěn)定性時，采用試算法通過同步強度折減進行模擬計算分析巖溶路基的穩(wěn)定性。在使用解析法分析溶洞圍巖穩(wěn)定性時，當溶腔較淺埋時使用復變函數(shù)平面彈性解

5、析通過共形映射可將復雜形狀邊界條件簡化，而當其為深埋時可利用基于Hoek-Brown準則求解溶腔圍巖塑性半徑，該法比芬納公式更能反映實際。
　　(3)目前尚無巖溶路基風險評價相關規(guī)范。公路建設項目風險響應主要分為風險辨識、風險評價方法及風險處置等三方面，本文根據(jù)橋隧風險評價的基本原理，構建巖溶路基風險成套評價體系:風險概率、風險損失及風險等級的風險評價系統(tǒng)。根據(jù)巖溶路基風險的一般性質(zhì)，系統(tǒng)歸納處治巖溶路基的處理方法即開挖回填法、壓