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)重要的省內交通要道。依據地質相關資料及現場查勘可知，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，實現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系統后，可更快捷地獲取巖體力學參數及受力特性。廣義H-B強度準則綜合考慮了準則參數的多種影響因素，巧妙結合定性與定量分析，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強度經驗準則的基本理論作出系統總結，在分析前人對該經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，其主要研究內容及結論如下:
　　(1) H-B準則作為一個經驗準則，準則參數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對巖體宏觀力學參數的非線性影響規(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時，應有選擇性地不同程度量化準則參數，確保H-B準則靈活應用而又接近工程實際情況。
　　(2)當前行內對巖溶路基穩(wěn)定性分析尚無統一的評判標準。本研究課題以巖體強度判據、巖體極限應變判據及巖體位移判據綜合作為巖溶路基穩(wěn)定性的判斷根據。在運用數值軟件計算其穩(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。根據巖溶路基風險的一般性質，系統歸納處治巖溶路基的處理方法即開挖回填法、壓