中国公路学报

作者：姜谙男, 张权, 许梦飞, 申发义, 张勇

单位：1. 大连海事大学 道路与桥梁工程研究所, 辽宁 大连 116026;2. 吉林省高速公路集团有限公司, 吉林 长春 130000"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51678101); The Fundamental Research Funds for the Central Universities (3132014326); Transportation Science and Technology Project of Jilin Province (2017ZDGC-4, DQJ-2018-B07); Liaoning Revitalization Talents Program (XLYC1905015)

关键词：隧道工程,改进单元安全度,数值模拟,围岩安全性,Hoek-Brown强度准则,应变软化

基金：国家自然科学基金项目（51678101）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（3132014326）；吉林省交通运输科技项目（2017ZDGC-4，DQJ-2018-B07）；辽宁省兴辽英才项目（XLYC1905015）

为了建立基于应变软化Hoek-Brown强度准则的围岩安全性评价方法，首先推导了Hoek-Brown准则与Mohr-Coulomb准则之间的关系，求得等效内摩擦角和黏聚力。其次将屈服接近度和破坏接近度进行变换统一到单元安全度量体系，进而总结了由Hoek-Brown应变软化参数表征的改进单元安全度（Zone Safety Index，ZSI）公式，实现了对单元的弹性、屈服和破坏状态的表达，并基于FLAC3D中FISH语言进行二次开发，编译了ZSI计算程序。随后，通过FLAC3D软件建立三维隧道模型，对该方法进行验证，并研究了Hoek-Brown准则参数对ZSI的影响规律。最后针对甄峰岭隧道大变形段的锚杆加固效果进行研究，利用ZSI法对大变形段不同长度锚杆加固方案进行安全稳定性对比分析，确定了较为合理的加固支护措施。研究结果表明：①ZSI小于1的区域与MIDAS的有效塑性应变区域基本一致，验证了ZSI程序的正确性，且ZSI可对岩体的弹性、屈服、破坏区域进行量化评价。②ZSI随地质强度指标GSI增加而增大，采用三次多项式进行拟合精度较高；随着单轴抗压强度<i>&#963;</i>_ci增大，ZSI呈指数方程增加，具有较高的相关性，扰动越大，单元安全度越小，表征围岩稳定性越差，ZSI随扰动因数<i>D</i>呈双曲线递减趋势变化；③ZSI法能够作为隧道初期支护方案优化和安全性评价的参考指标，对相关隧道的优化结果显示，3 m长注浆锚杆，同时加强其他支护结构能有效控制事故区的大变形，且安全性较好。

来源：2020年第7期

《中国公路学报》期刊编辑部

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