Hoek-Brown准则下的边坡稳定性与点安全系数分析

"基于Hoek-Brown准则点安全系数的边坡稳定性分析 (2009年)" 这篇2009年的论文主要探讨了利用Hoek-Brown准则来评估边坡稳定性的方法。Hoek-Brown准则是一种广泛应用于岩土工程中的本构关系，它可以描述岩石和土壤在不同应力条件下的非线性力学行为。该准则考虑了材料的破坏特性，包括弹塑性、损伤和强度降低等因素。 作者首先进行了理论分析，推导出Hoek-Brown参数表征的点安全系数(Fp)函数。点安全系数是衡量边坡某一点稳定性的关键指标，当Fp小于或等于1时，表示该点可能处于不稳定状态。通过这个函数，可以更精确地判断边坡不同部位的稳定程度，而不仅仅依赖于传统的塑性区判定。 接着，研究者利用FLAC3D（快速连续介质力学）软件构建了边坡的数值计算模型，这是一种常用的三维离散元分析工具，能够模拟复杂的地质结构和非线性力学问题。他们编制了相应的程序，以便在FLAC3D中实现Hoek-Brown点安全系数的计算，以此分析材料参数和应力变化对边坡稳定性的影响。 研究发现，自编程序计算得到的Fp≤1区域与FLAC3D软件计算出的塑性区分布有较高的吻合度。这意味着点安全系数可以有效地反映边坡单元的破坏程度，比传统的塑性区判断更为准确。此外，研究还指出，随着单元损伤程度的增加，点安全系数Fp会逐渐减小，反映了材料强度的降低。而地质强度指标GSI（Geological Strength Index）的提高会使得Fp增大，它们之间的关系呈三次多项式分布，揭示了地质条件对边坡稳定性的重要影响。 论文进一步讨论了Fp与岩石力学参数的关系。点安全系数Fp随着完整岩石的单轴压缩强度σci的增大而增大，反映了岩石强度对稳定性的重要性。另一方面，最大主应力σ1的增加会导致Fp逐渐减小，两者间呈现双曲线关系，体现了高应力下边坡稳定性降低的现象。同时，Fp随最小主应力σ3的增大而增大，这符合工程实践中观察到的情况，即侧向约束增加可以提高边坡的稳定性。 关键词：边坡稳定性，Hoek-Brown准则，点安全系数，数值分析 这篇论文通过理论推导和数值模拟，深入研究了基于Hoek-Brown准则的点安全系数在边坡稳定性分析中的应用，为边坡工程设计和灾害预防提供了理论依据和技术支持。