基于Hoek—Brown強度準(zhǔn)則邊坡區(qū)均質(zhì)巖基極限承載力計算

田玉中 朱曉翠

摘 要：巖石地基承載力是地基穩(wěn)定性分析的中的強度問題，它不僅控制著建筑物的安全，而且客觀影響著工程的經(jīng)濟合理性，因此，確定巖基承載力至關(guān)重要。本文介紹了將完整巖體、節(jié)理巖體、破碎巖體、軟弱巖體視為滿足Hoek-Brown非線性破壞準(zhǔn)則的Mohr-Coulomb均質(zhì)介質(zhì)，用滑移線理論確定極限承載力，并考慮到影響巖基承載力的因素進行修正，最終確定邊坡區(qū)巖基在工程中可用的極限承載力。

關(guān)鍵詞：均質(zhì)巖基 極限承載力 滑移線

0、引言

眾所周知，地基穩(wěn)定性研究是地基設(shè)計中必須考慮的一個重要因素，它不僅控制著建筑物的安全，而且客觀影響著工程的經(jīng)濟合理性。而巖石在自然界中廣泛分布，具有強度高、變形小的特點，因而巖石地基是建筑工程中首選的天然地基，地基巖體在形成和存在的整個歷史時期中，經(jīng)受過各種復(fù)雜而不均衡的地質(zhì)作用，并受到水、溫度、應(yīng)力場的綜合影響，從而使巖體的工程性質(zhì)具不連續(xù)性、非均質(zhì)性、各向異性等固有特性。人們對巖體固有特性的傳統(tǒng)認(rèn)識限制了巖質(zhì)地基承載力理論的發(fā)展，使巖基承載力的計算理論遠(yuǎn)不如基于塑性力學(xué)極限平衡原理發(fā)展起來的土質(zhì)地基承載力計算理論完善?？梢娡晟茙r質(zhì)地基承載力的計算理論對工程建設(shè)尤為重要。

1、強度理論

巖體強度理論是反映巖體破壞機理并能判斷巖體破壞的判據(jù)，它在工程設(shè)計、施工和研究計算中起著重要作用。巖體是由巖塊和結(jié)構(gòu)面共同組成的復(fù)合體，其強度特征嚴(yán)格受到巖塊和結(jié)構(gòu)面的強度、巖體綜合結(jié)構(gòu)等因素的控制。

1.1 Morl-Coulomb強度理論

Morl-Coulomb強度準(zhǔn)則是巖體工程中重要的強度準(zhǔn)則之一，能反映巖體脆性和塑性破壞等特征，因此在巖土力學(xué)和塑性理論中得到了最為廣泛的應(yīng)用。其二維表達(dá)式為，其中σ、τ分別為剪切面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，с、分別為粘聚力和內(nèi)摩擦角。

1.2 Hoek-Brown準(zhǔn)則

5.3 基礎(chǔ)與邊坡外緣距離對巖基極限承載力的影響

巖基參數(shù)一定情況下，基礎(chǔ)距離坡肩遠(yuǎn)近不同其承載力也不相同。研究表明，基礎(chǔ)與邊坡外緣的距離與基礎(chǔ)寬度的比值D/B決定著極限承載力的減小值。當(dāng)D/B=0時，極限承載力與置于水平地面上的承載力相比，承載力最低；當(dāng)D/B≥6時，基礎(chǔ)與邊坡外緣的距離對巖基的極限承載力幾乎無任何影響；當(dāng)0

6、結(jié)論

地基巖體具有非線性破壞特征，巖基承載力也受到巖塊抗壓強度、巖體結(jié)構(gòu)、旁側(cè)超載、基礎(chǔ)形狀等多種因素的綜合影響。引入反映這些影響因素的非線性的Hoek-Brown強度準(zhǔn)則，采用由滑移線解推導(dǎo)的、適合完整巖體、節(jié)理巖體、破碎巖體、軟弱巖體的巖基承載力計算公式，在理論上是嚴(yán)謹(jǐn)可行的，在工程上簡單實用。盡管參數(shù)的確定比較麻煩，但它能夠彌補現(xiàn)有規(guī)范確定承載力的保守性，能在保證地基穩(wěn)定性的前提下更好地發(fā)揮巖基的承載性能。因此，對保證工程的經(jīng)濟性合理性、節(jié)約造價有著重要的意義。

參考文獻：

1.E.Hoek and E.T.Brown.Underground Excavations in Rock，Austin And Sons Ltd Hertford，England，1998.

2.Serrano.A.And Olalla c.，Utmate Bearing Capacity of Rock Masses，Iter-nation Journal of Rock Mechanics and Mining Sicence，1994，31（2），93-106.

3.Rich and Goodman，Introduction to Rock Mechanics，2nd Edit，Hohn Wiley and Sons，Newyork，1989.

4.嚴(yán)春風(fēng).宋建波，巖體Hoek-Brown經(jīng)驗強度準(zhǔn)則參數(shù)隨機特征分析，巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1999.6.

作者簡介：田玉中（1970—），男，漢，四川中江縣，碩士，高級工程師，巖土工程 ，通訊地址：四川省綿陽市涪城區(qū)劍南路西段55號；

朱曉翠（1989—），女，漢，四川資中縣，碩士，工程師，地質(zhì)工程。