Hoek-Brown强度准则中扰动系数研究

【摘要】：岩体工程中如何获得可靠的岩体力学参数,一直是岩石力学工作者研究的重要课题。大量的工程实践证明,以室内完整岩块试验为基础,综合考虑岩体中节理裂隙、尺寸的影响,把岩块力学参数折减后确定的岩体力学参数能满足工程要求。这类方法中Hoek-Brown强度准则方法在工程实践中得到广泛应用,发展较完善。岩体爆破开挖后,由于爆破荷载作用和卸荷的影响,岩体力学参数大大降低。为此Hoek在2002年改进的Hoke-Brown强度准则中引入了考虑爆破开挖对岩体扰动程度的扰动系数D。然而扰动系数D的确定,Hoek只是给出了概化的取值范围,其确定缺乏系统的研究。同时,扰动系数D值确定结果不准确,导致用Hoek-Brown强度准则折减后的岩体力学参数可靠性降低。为此本文以大平掌铜矿、尖山磷矿边坡工程为背景,利用岩体声波测试对爆破开挖后岩体的扰动系数进行研究和探讨。具体过程如下： (1)阐述了爆破开挖对岩体扰动的机理。爆破开挖对岩体的扰动包括爆破荷载扰动和卸荷扰动,两者都将弱化岩体物理力学性质。 (2)对爆破开挖后的保留边坡岩体进行声波测试,根据测试结果探讨了岩体裂隙分布规律,评价了岩体的完整性。结果表明：岩体裂隙分布和完整程度受爆破开挖影响。同时引入岩体块度指数对边坡岩体结构进行分类。 (3)根据岩体声波测试结果,利用岩体波速变化率定量的确定出爆破开挖对岩体的扰动深度,同时确定出扰动深度范围内岩体扰动系数D。 (4)结合扰动系数确定结果,用Hoek-Brown强度准则对岩体力学参数进行折减,并与岩体直剪试验结果进行对比,验证扰动系数确定结果的正确性。把修正后的岩体力学参数用于尖山磷矿现状边坡的稳定性分析,进一步验证扰动系数确定结果的正确性。 (5)影响岩体爆破开挖扰动的因素很多且复杂,利用灰色关联分析方法,对各因素进行分析,找出主要影响因素是单孔药量、排距、孔距、结构面倾角和卸荷量。