考虑地质强度指标的悬臂式掘进机自适应截割控制方法研究

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作者 董征 张旭辉 +3 位作者 杨文娟 雷孟宇 张超 万继成 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期685-696,共12页

煤矿巷道掘进智能化发展缓慢,“采掘失衡”严重制约了煤矿高效生产,如何提高掘进效率是现阶段煤矿生产面临的重要问题。悬臂式掘进机作为巷道掘进作业的重要设备之一,在截割硬岩或复杂地质煤层时具有优势。面对复杂地质变化条件下的巷... 煤矿巷道掘进智能化发展缓慢,“采掘失衡”严重制约了煤矿高效生产,如何提高掘进效率是现阶段煤矿生产面临的重要问题。悬臂式掘进机作为巷道掘进作业的重要设备之一,在截割硬岩或复杂地质煤层时具有优势。面对复杂地质变化条件下的巷道断面时,传统悬臂式掘进机的记忆截割方法具有不足之处,无法满足自适应截割的要求。为此,提出了一种考虑地质强度指标(GSI,Geological Strength Index)的悬臂式掘进机自适应截割控制方法,通过结合地质特征指导悬臂式掘进机的截割作业,从而提高掘进效率和智能化水平。首先,通过机器视觉对掘进巷道断面进行拍照,使用连通域提取、骨架链接等方法对裂隙进行检测,识别裂隙的几何参数,包括数量、长度、宽度和密度,以裂隙的几何参数作为输入,以地质强度指标作为输出,建立神经网络模型,预测掘进巷道断面的地质特征。其次,建立地质强度指标栅格地图,使用改进蚁群优化算法在栅格地图上进行截割轨迹规划,通过改进信息素初始浓度和信息素挥发策略来对目标函数进行优化,以时间最优、能耗最优、地质匹配最优为目标,得到最优截割轨迹。建立截割头转动速度和截割臂摆动速度档位控制模型,对经过当前栅格的截割速度进行控制,使其匹配当前栅格的地质强度指标,提高掘进效率。最后,在有限元软件中对截割模型在不同地质强度指标下的作业进行了受力分析,并在实验室搭建了悬臂式掘进机控制平台,在截割轨迹规划和截割速度控制方法上与其他优化算法进行了性能对比。实验结果表明:所预测的地质强度指标准确率为95.5%,截割完整巷道断面所消耗时间降低6%,能耗降低19%。相比于其他方法,本方法能够减少截割能耗、提高截割效率,为智能掘进与悬臂式掘进机的自适应截割提供了新思路。 展开更多

关键词 智能掘进 悬臂式掘进机 巷道断面裂隙 截割轨迹 地质强度指标(GSI)

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煤储层渗透率与地质强度指标的关系研究及意义 被引量：42

2

作者 郭红玉 苏现波 +2 位作者 夏大平 倪小明 李广生 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1319-1322,共4页

为评估煤储层整体的渗透性,引入岩体力学中的地质强度指标(Geological Strength Index,GSI)来表征煤体结构。挑选有代表性的不同煤体结构煤样,与GSI图版进行比对,获取样品的GSI值,并测试相应的渗透率。地质强度指标(GSI)与渗透率相关性... 为评估煤储层整体的渗透性,引入岩体力学中的地质强度指标(Geological Strength Index,GSI)来表征煤体结构。挑选有代表性的不同煤体结构煤样,与GSI图版进行比对,获取样品的GSI值,并测试相应的渗透率。地质强度指标(GSI)与渗透率相关性明显,拟合相关系数R2=0.84,表明利用GSI来估算煤储层渗透率是可行的。GSI与渗透率关系表明,水力压裂增透仅适用于Ⅰ和Ⅱ类煤,对寺家庄煤矿15号煤层来说,储层改造的最优目标为GSIc=52.7。 展开更多

关键词 煤储层 渗透率 地质强度指标 煤体结构 水力压裂

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基于地质强度指标与区间理论的岩体抗剪强度确定方法 被引量：17

3

作者 张永杰 曹文贵 +1 位作者 赵明华 翟友成 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2446-2452,共7页

针对采用结构面表面特征与岩体结构的定性描述确定岩体地质强度指标(GSI)时存在主观性较强的特点,首先,以结构面表面等级(SCR)、节理特征系数(Jc)、岩体结构等级(SR)与岩块体积(Vb)分别对其进行取值量化,并根据量化指标取值过程中所具... 针对采用结构面表面特征与岩体结构的定性描述确定岩体地质强度指标(GSI)时存在主观性较强的特点,首先,以结构面表面等级(SCR)、节理特征系数(Jc)、岩体结构等级(SR)与岩块体积(Vb)分别对其进行取值量化,并根据量化指标取值过程中所具有的不确定性,采用区间数表示参数取值,在探讨各量化指标取值方法基础上建立岩体GSI区间数确定方法;其次,根据Hoek-Brown准则等效岩体抗剪强度参数转换关系,采用区间组合法进行求解,进而建立出基于区间理论与GSI的岩体抗剪强度确定方法;最后,将其用于湖南省某水电站进水口隧道岩体抗剪强度确定,与现有分析方法对比表明,该方法具有一定的合理性与可行性。在试验资料不足的情况下,该方法为岩体抗剪强度参数确定提供了一条新途径。 展开更多

关键词 岩体力学 抗剪强度 地质强度指标 HOEK-BROWN准则 区间理论

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基于地质强度指标法的柱状节理玄武岩体力学强度估计 被引量：4

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作者 郑文棠 汪华安 葛军辉 《地质力学学报》 CSCD 2009年第4期330-335,共6页

节理岩体的强度是岩体工程设计的重要参数,柱状节理岩体作为一种具有柱状镶嵌结构的特殊节理岩体,缺乏相似的工程案例,其岩体强度的确定是目前水电工程中的热点问题。本文综述了国内外相似工程中柱状节理岩体强度的研究进展,以白鹤滩水... 节理岩体的强度是岩体工程设计的重要参数,柱状节理岩体作为一种具有柱状镶嵌结构的特殊节理岩体,缺乏相似的工程案例,其岩体强度的确定是目前水电工程中的热点问题。本文综述了国内外相似工程中柱状节理岩体强度的研究进展,以白鹤滩水电工程为例,结合Hoek和Brown最新提出的地质强度指标法和强度准则估算了不同爆破损伤下的柱状镶嵌块状结构和柱状镶嵌碎裂结构柱状节理岩体的强度参数,并得到白鹤滩水电站的原位试验成果的验证,计算表明基于地质强度指标法的Hoek和Brown强度准则能较好的反映柱状节理岩体的强度参数。 展开更多

关键词 柱状节理 岩体强度 地质强度指标法 Hock.Brown强度准则

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地质强度指标对白鹤滩水电站地下厂房围岩稳定性的影响研究 被引量：5

5

作者 汤艳春 商妤凡 +3 位作者 陈建林 张传庆 朱泽民 郑玉照 《水电能源科学》 北大核心 2022年第10期140-143,共4页

在工程实践中,由于地质强度指标的取值主观性较强,难以细化地质强度指标对大型地下洞室围岩稳定性的影响。为此,基于白鹤滩水电站地下厂房洞室群,在验证已有Hoek-Brown本构参数合理性的基础上,讨论不同地质强度指标取值对围岩稳定性的... 在工程实践中,由于地质强度指标的取值主观性较强,难以细化地质强度指标对大型地下洞室围岩稳定性的影响。为此,基于白鹤滩水电站地下厂房洞室群,在验证已有Hoek-Brown本构参数合理性的基础上,讨论不同地质强度指标取值对围岩稳定性的影响。结果表明,厂房与主变洞围岩的变形量和塑性区深度随着峰值地质强度指标的增大而减小,且各部位变化规律基本一致;地下厂房与主变洞围岩变形、塑性区深度的变化规律及趋势可分为基本不变(地质强度指标为90~80)、缓变(地质强度指标为80~50)、陡变(地质强度指标为50~40)3个阶段;厂房上游岩锚梁处的变形量始终大于其他部位,厂房下游岩锚梁附近与主变洞上游边墙中部围岩的塑性区变化较其他部位幅度大,围岩塑性区深度增加比较明显。该研究为类似其他大型地下洞室开挖提供了理论参考。 展开更多

关键词 地质强度指标(GSI) Hoek-Brown模型 地下洞室 围岩稳定性 白鹤滩水电站

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深埋倾斜层状隧道围岩损伤区范围及地质偏压荷载计算研究

6

作者 吴舜明 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期826-835,共10页

为分析深埋倾斜层状围岩隧道地质偏压的条件和计算偏压荷载,基于Hoek-Brown准则计算深埋隧道塑性区的范围,明确影响深埋隧道塑性区范围的因素;建立倾斜层状围岩的“抽屉”力学模型,提出地质偏压的判定条件和偏压荷载的计算方法,量化偏... 为分析深埋倾斜层状围岩隧道地质偏压的条件和计算偏压荷载,基于Hoek-Brown准则计算深埋隧道塑性区的范围,明确影响深埋隧道塑性区范围的因素;建立倾斜层状围岩的“抽屉”力学模型,提出地质偏压的判定条件和偏压荷载的计算方法,量化偏压荷载对隧道结构的影响。结果表明:Hoek-Brown准则计算的隧道围岩塑性区厚度在4.5~5.2 m之间,与现场实测值的误差不超过7.5%,计算结果与现场测试的结果具有高度的一致性,实现了对施工扰动后的围岩塑性区厚度的定量计算,揭示了岩体损伤区范围随不同开挖半径、扰动因素和岩体强度的变化规律;“抽屉”力学模型得到的地质偏压系数,在隧道几何参数一定时,随着隧道埋深和岩层的内摩擦角的减少而减少;将Hoek-Brown准则计算塑性区范围确定为“抽屉”大小,通过计算得到的偏压荷载值为273.78 kPa至596.45 kPa,与现场监测结果的偏差控制在10%以内,验证了该方法在倾斜层状围岩隧道地质偏压荷载计算的有效性。研究方法为地质偏压深埋隧道的荷载计算提供了一定的参考。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN准则 岩体损伤区 地质强度指标 地质偏压 隧道荷载

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基于Hoek-Brown强度准则的应变软化模型在隧道工程中的应用 被引量：25

7

作者 孙闯 张向东 刘家顺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2954-2960,2970,共8页

基于Hoek-Brown强度准则及量化GSI围岩评级系统,分析岩体强度弱化行为,总结出确定岩体峰值及峰后强度参数的方法,提出应变软化模型的简化计算方法,并以FLAC3D数值模拟软件为工具,采用收敛-约束法对深埋大断面隧道支护结构及围岩稳定性... 基于Hoek-Brown强度准则及量化GSI围岩评级系统,分析岩体强度弱化行为,总结出确定岩体峰值及峰后强度参数的方法,提出应变软化模型的简化计算方法,并以FLAC3D数值模拟软件为工具,采用收敛-约束法对深埋大断面隧道支护结构及围岩稳定性进行分析,计算出支护结构安全系数。通过分析得出:随着围岩应力释放,岩体软化参数随之减小,岩体强度弱化行为突出;高地质强度GSI指标(GSI=75)的岩体虽然强度弱化程度较大,但围岩的变形量仍然较小,而低GSI指标(GSI=25)的岩体表现出了理想弹塑性行为;提出的简化Hoek-Brown应变软化模型适合应用于隧道中岩质相近区段围岩的研究;采用收敛-约束法对隧道支护结构的稳定性进行分析,可为隧道工程的初期支护优化设计及安全性评价提供参考。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN强度准则 地质强度指标 应变软化 收敛-约束法

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三峡库区消落带溶蚀岩体劣化指标研究 被引量：17

8

作者 殷跃平 黄波林 +3 位作者 李滨 张枝华 闫国强 郑嘉豪 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2590-2600,共11页

三峡库区水位消落带岩体劣化松动使得部分岸坡加速朝不稳定方向演化,给溶蚀岩体岸坡带来了工程灾变效应问题。本文提出了利用高程175 m附近区域的岩体替代未受蓄水影响的岩体的"比拟法",统计分析岩体劣化情况。定义、改进和... 三峡库区水位消落带岩体劣化松动使得部分岸坡加速朝不稳定方向演化,给溶蚀岩体岸坡带来了工程灾变效应问题。本文提出了利用高程175 m附近区域的岩体替代未受蓄水影响的岩体的"比拟法",统计分析岩体劣化情况。定义、改进和统计了岩体劣化变量Det、岩体体积节理数增量ΔJ_(v)和地质强度指标变化值ΔGSI。通过对库区10个典型溶蚀岩体的劣化程度及地质强度指标的研究,提出溶蚀岩体劣化程度的量化指标,并建立其与地质强度指标的相关关系。岩体劣化造成了地质强度指标的下降;强烈劣化时,ΔGSI≤-4.0;ΔGSI与Det满足指数函数关系,ΔGSI和ΔJ_(v)满足线性负相关。提出了岩体劣化随时间演化的三种模式,其中两种模式最终会进入加速劣化状态;岩体结构经由两条路径演变为碎裂结构。同时,讨论了岩体劣化与岸坡亚稳定阶段的关系。研究成果为系统开展三峡库区峡谷段消落带岩体劣化程度勘查、监测和风险防控提供了新的方法。 展开更多

关键词 岩体劣化变量 改进的岩体体积节理数 地质强度指标变化值 劣化发展模式 三峡库区

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工程边坡应用Hoek-Brown强度准则时的扰动因子取值探讨 被引量：8

9

作者 陈祖煜 周嘉伟 +2 位作者 蔡云鹏 孙平 邓成进 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2020年第2期72-80,92,共10页

Hoek-Brown强度准则在过去的20 a里得到不断的更新和完善。最近Hoek和Brown对以往的版本进行了归纳和总结,提出了2018版。这一版本纳入了定量的扰动因子D来确定强度指标,但是扰动因子D取值范围为0~1,涵盖了地下工程和边坡工程,又包括了... Hoek-Brown强度准则在过去的20 a里得到不断的更新和完善。最近Hoek和Brown对以往的版本进行了归纳和总结,提出了2018版。这一版本纳入了定量的扰动因子D来确定强度指标,但是扰动因子D取值范围为0~1,涵盖了地下工程和边坡工程,又包括了从控制良好到控制不良的各种开挖工况,取值范围较大。对开挖爆破通常进行严格控制的水利水电工程边坡,需要研究其相应的扰动因子取值范围。对一个典型算例在大范围变动几何和物理力学参数情况下,比较了Hoek-Brown强度准则GSI—1995和GSI—2018两个版本的稳定安全系数。结果表明:当扰动因子D在0.78~0.88范围内取值时,两个版本求得的安全系数相当。本研究进一步考察了昌马、紫坪铺和柴石滩水库这3个曾按“1995版”开展过边坡稳定分析的工程实例,结果表明2个版本等效的扰动因子D取值范围为0.72~0.85。因此,在水电边坡工程分析中使用GSI—2018,建议其扰动因子取值范围可考虑在0.7~0.9之间。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN强度准则 扰动因子 地质强度指标 稳定性分析 水电边坡工程

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基于Hoek-Brown方法的强度参数取值及水电工程应用与案例分析 被引量：4

10

作者 郭维祥 郑克勋 +3 位作者 胡政 朱焕春 李振 朱永生 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2017年第4期71-77,82,共8页

西部水电工程普遍处于高应力和复杂地质环境下,强度参数取值受到岩性多样化、围压效应等因素的影响,引入和使用Hoek-Brown参数取值方法,有助于更好地服务于水电工程实践。对比了Hoek-Brown经验取值方法与水电经验取值方法,介绍了Hoek-Br... 西部水电工程普遍处于高应力和复杂地质环境下,强度参数取值受到岩性多样化、围压效应等因素的影响,引入和使用Hoek-Brown参数取值方法,有助于更好地服务于水电工程实践。对比了Hoek-Brown经验取值方法与水电经验取值方法,介绍了Hoek-Brown经验取值方法中与影响因素分别相关的岩性指标、地质强度指标独立参数的具体取值依据与实现过程,并阐述了与西部水电工程密切相关的实际应用方法,分别进行了锦屏二级水电站、锦屏一级水电站应用验证,证明了Hoek-Brown经验取值方法在西部水电工程中的高适应能力。 展开更多

关键词 岩体 高应力 Hoek-Brown方法 强度参数 岩性指标 地质强度指标 锦屏一级水电站 锦屏二级水电站

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采用广义Hoek-Brown准则反算滑坡岩体强度 被引量：3

11

作者 赵学龙 祝玉学 鲁兆明 《金属矿山》 CAS 北大核心 2001年第3期19-21,26,共4页

滑坡可能为一个实比例的大型岩体强度“试验” ,它真实地反映特定地质和工程条件下边坡岩体的力学响应特性。本文采用非线性广义Hoek -Brown破坏准则 ,引入地质强度指标 ,为反算碎裂结构岩体边坡破坏时所调动的抗剪强度参数提出一种简... 滑坡可能为一个实比例的大型岩体强度“试验” ,它真实地反映特定地质和工程条件下边坡岩体的力学响应特性。本文采用非线性广义Hoek -Brown破坏准则 ,引入地质强度指标 ,为反算碎裂结构岩体边坡破坏时所调动的抗剪强度参数提出一种简洁、实用的方法。 展开更多

关键词 边坡破坏反分析 岩体强度 地质强度指标 破坏准则 抗剪强度

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典型岩体质量评价方法间的相关性研究:以兰坪铅锌矿边坡岩体为例

12

作者 顾岩 雍睿 +2 位作者 章莹莹 许汉华 宋佳敏 《金属矿山》 北大核心 2025年第4期69-77,共9页

岩体质量评价是工程岩体稳定性分析的基础,现有评价方法种类繁多,但其相关性研究较少。建立不同岩体质量评价系统之间的联系,实现评价结果互通以及方法间的比较验证,对于解决复杂岩体工程问题具有重要意义。根据岩性差异、结构面发育程... 岩体质量评价是工程岩体稳定性分析的基础,现有评价方法种类繁多,但其相关性研究较少。建立不同岩体质量评价系统之间的联系,实现评价结果互通以及方法间的比较验证,对于解决复杂岩体工程问题具有重要意义。根据岩性差异、结构面发育程度等因素选取32个典型台阶边坡为研究对象,使用RMRb、CoSMR、[BQ]、Q_(slope)、GSI等方法进行岩体质量评价,建立不同方法间的关联模型,并分析其相关性。研究发现:RMRb和GSI、CoSMR和[BQ]、Q_(slope)和CoSMR之间具有良好的相关性,拟合优度分别达到0.596、0.595、0.678;不同的岩体质量评价方法适用于不同的岩体类型,[BQ]、Q_(slope)相对于CoSMR系统更为保守,适用于比较差的岩体,CoSMR系统适用于中等岩体,GSI、RMRb系统适合用于结构较为完整、节理发育不严重的岩体。该研究在实现岩体质量综合评价、促进方法间的交叉应用及结果间的验证互通具有一定的工程应用价值,可为相关研究提供参考与借鉴。 展开更多

关键词 岩体质量评价 岩质边坡 相关性分析 地质强度指标 拟合优度

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Hoek-Brown强度准则在深部岩体力学参数估算中的应用研究 被引量：11

13

作者 於汝山 杨宜 许冬丽 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第1期123-127,共5页

以H-B强度准则为基础的岩体力学参数估算方法综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响,可更好地反映岩体的非线性破坏特征。以锦屏二级深埋大理岩为例,引入深部岩体完整性系数KV改进深部岩体GSI值确定方法,在此基础上... 以H-B强度准则为基础的岩体力学参数估算方法综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响,可更好地反映岩体的非线性破坏特征。以锦屏二级深埋大理岩为例,引入深部岩体完整性系数KV改进深部岩体GSI值确定方法,在此基础上详细分析了这一估算方法对深部工程岩体的适用性。结果表明:H-B强度准则中4个参数互相独立,且与围压应力状态无关,应用于深部岩体力学参数的估算是可行的;深部岩体完整性系数KV可反映岩体内部各种结构面的发育程度和岩体开挖受扰动程度,岩体完整性系数KV的引入,使深部岩体GSI值的确定更加客观;采用室内常规三轴试验结果参数σci和mi的值是比较合适的。采用上述方法估算获得锦屏深埋大理岩的强度包络线表现出明显的非线性,在中高围压阶段(15 MPa<σ3<40 MPa),其内摩擦角降低了32%,但黏聚力则是低围压阶段的近3倍。 展开更多

关键词 深部岩体 H-B强度准则 地质强度指标 岩体完整性系数 力学参数

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基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数确定 被引量：2

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作者 韩新捷 张发明 +1 位作者 董梦龙 曹陈霞 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第30期237-240,共4页

地质强度指标(geology stresgth index,GSI)系统和Hoek-Brown破坏准则能反映岩体所处的地质环境,估算出节理化岩体的强度参数。然而,对于具有卸荷特征的岩质边坡,以往GSI的取值缺少对卸荷裂隙与坡面间空间关系的考虑。借鉴边坡岩体质量... 地质强度指标(geology stresgth index,GSI)系统和Hoek-Brown破坏准则能反映岩体所处的地质环境,估算出节理化岩体的强度参数。然而,对于具有卸荷特征的岩质边坡,以往GSI的取值缺少对卸荷裂隙与坡面间空间关系的考虑。借鉴边坡岩体质量评价系数(CSMR)系统中对边坡破坏方式和结构面产状的修正方法,以西南某水电站坝肩边坡为例,提出基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数。 展开更多

关键词 地质强度指标 卸荷岩体 强度参数 结构面产状 修正

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基于量化GSI系统对地下岩体力学参数的估算 被引量：1

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作者 王社光 于庆磊 +3 位作者 尹爱民 贾淯斐 杨志强 马宁 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第8期53-58,共6页

地下岩体力学参数的准确获取可以为破碎岩体支护设计、采矿方法优化提供一定数据支撑,对保护井下作业人员安全起着重要作用。为准确、便捷获得地下岩体力学参数,采用岩体结构等级SR、岩体结构面等级SCR以及岩体完整性系数Kv 3个指标,通... 地下岩体力学参数的准确获取可以为破碎岩体支护设计、采矿方法优化提供一定数据支撑,对保护井下作业人员安全起着重要作用。为准确、便捷获得地下岩体力学参数,采用岩体结构等级SR、岩体结构面等级SCR以及岩体完整性系数Kv 3个指标,通过多指标交集定量化获取GSI值,并结合地质强度指标GSI与扰动参数D之间存在的数理关系,量化扰动参数D,并应用Hoek-Brown强度准则确定岩体力学参数。将实际地质调查结果与室内岩石力学试验相结合,估算某地下铁矿岩体力学性能指标,发现矿体力学性能明显弱于围岩约60%,表明需加强进路巷道以及矿岩边界处的支护强度,该估算方法对地下岩体稳定性优化设计具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN 强度准则 地质强度指标 扰动参数 岩体完整性系数

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基于Hoek-Brown准则的煤层钻孔失稳破坏类型数值模拟研究 被引量：17

16

作者 韩颖 张飞燕 +1 位作者 刘晓 李贤忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期308-318,共11页

高瓦斯松软煤层、软硬复合煤层和突出煤层深孔钻进是公认的世界性难题,已成为制约部分高瓦斯和突出矿井瓦斯治理效果的瓶颈。为深入探讨煤层钻孔失稳机制,引入Hoek-Brown强度准则及地质强度指标GSI,在考虑孔隙率与渗透率动态变化特性的... 高瓦斯松软煤层、软硬复合煤层和突出煤层深孔钻进是公认的世界性难题,已成为制约部分高瓦斯和突出矿井瓦斯治理效果的瓶颈。为深入探讨煤层钻孔失稳机制,引入Hoek-Brown强度准则及地质强度指标GSI,在考虑孔隙率与渗透率动态变化特性的前提下,在弹塑性本构方程中引入塑性流动因子,使瓦斯渗流场方程含有体应变、煤岩体变形场方程含有瓦斯压力项,进而建立了基于H-B准则的含瓦斯煤流固耦合动态模型;采用COMSOL软件对模型进行解算,探讨了不同侧压系数条件下不同煤体结构煤层钻孔周围塑性区分布规律,并对煤层钻孔失稳破坏类型进行了划分。研究表明:无论在何种侧压系数条件下,孔周塑性区分布范围皆随GSI值的增大而逐渐减小,2者遵循幂函数关系;塑性区分布形状因侧压系数、GSI值不同而差别较大;当GSI值较小时,在不同侧压系数条件下,塑性区分别呈扇形、椭圆、"X"状分布;当GSI值较大时,塑性区分别呈圆形、"V"状、"平底锅"状分布;煤层钻孔失稳破坏类型分为应力控制型破坏、结构面控制型破坏、软煤中的喷孔破坏3类,分别发生在高应力硬煤中(60≤GSI≤100)、强度中等的煤体中(30<GSI<60)以及软煤中(0≤GSI≤30),失稳破坏的主控因素分别为应力、结构面力学性质、煤体力学性质及瓦斯内能。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN准则 地质强度指标 流固耦合模型 煤层钻孔 失稳破坏类型

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深部软弱岩体峰后等效力学模型及数值计算研究 被引量：14

17

作者 孙闯 张向东 李永靖 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1113-1121,共9页

软弱岩体给深部开采工程中的巷道支护等带来一系列棘手的问题,深入研究深部软弱岩体峰后非线性破坏行为,对于保证深部巷道围岩的安全稳定性具有十分重要的意义。基于连续介质理论及量化GSI围岩评级系统,依据Hoek-Brown强度准则,通过理... 软弱岩体给深部开采工程中的巷道支护等带来一系列棘手的问题,深入研究深部软弱岩体峰后非线性破坏行为,对于保证深部巷道围岩的安全稳定性具有十分重要的意义。基于连续介质理论及量化GSI围岩评级系统,依据Hoek-Brown强度准则,通过理论分析并结合前人的研究成果详细论证了等效节理岩体应变软化模型在深部岩体力学理论上的科学性与可行性。采用程序语言在FLAC3D中编写等效节理岩体应变软化模型,分别采用常规弹塑性模型与应变软化模型对比分析深部围岩开挖面空间效应曲线;结合深部竖井支护工程设计及现场应用等进行了算例验证。得出结论如下:等效节理岩体应变软化模型所体现软弱岩体峰后强度参数衰减规律表明:岩体峰后行为受岩体质量等级和围压的影响较大,围岩在峰后卸载过程中软化参数并不是恒定值,而是随着围压的大小而变化;通过对深部软弱围岩开挖面空间约束效应曲线的计算可知,基于Mohr-Coulomb和Hoek-Brown强度准则的理想弹塑性模型计算结果基本一致,弹塑性模型与应变软化模型的计算结果相差较大,主要体现在中等地质指标范围;现场实际应用表明,等效节理岩体应变软化模型能够较为真实的反映深部软弱岩体的峰后力学行为,并在围岩地质强度指标与岩体连续介质理论之间建立联系,便于工程应用,并可为类似工程提供借鉴。 展开更多

关键词 软弱岩体 应变软化 地质强度指标 连续介质理论 数值模拟

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Hoek-Brown破坏准则求解圆形硐室塑性区半径与修正的芬纳公式比较 被引量：22

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作者 曾钱帮 王恩志 王思敬 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2008年第6期933-938,共6页

目的为定量确定围岩塑性区半径和给支护锚杆的深度设计提供科学依据.方法以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件，推求侧压力系数为1.0时圆形硐室理想弹塑性围岩的弹塑性应力和塑性区半径，运用Mohr-Coulomb准则直线拟合Hoek-Brown准则曲... 目的为定量确定围岩塑性区半径和给支护锚杆的深度设计提供科学依据.方法以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件，推求侧压力系数为1.0时圆形硐室理想弹塑性围岩的弹塑性应力和塑性区半径，运用Mohr-Coulomb准则直线拟合Hoek-Brown准则曲线和面积差补方法，求取等效的岩体Mohr-Coulomb强度参数后，建立相对塑性区半径随支护力和地质强度指标变化的二元非线性回归数学模型，并与源自于Mohr-Coulomb强度准则为屈服条件的修正的芬纳公式进行比较研究.结果支护力每增加1.0 MPa，就可确保地质强度指标降低10-20的岩体中不会出现塑性区.在支护力较小和岩体质量较差情况下，采用Hoek-Brown破坏准则推导得出的塑性区半径和修正的芬纳公式计算得出的塑性区半径差别稍大.相对塑性区半径与地质强度指标都呈负乘幂函数关系，随着支护力的增大，塑性区半径随着岩体质量等级的升高而下降的趋势逐渐变缓.建立的相对塑性区半径随地质强度指标和支护力变化的二元非线性回归数学模型简明，使支护力连续变化，提高了工程实用性.结论在岩体质量较差情况下，锚杆深度取1.8-3.0倍硐半径为宜. 展开更多

关键词 Hoek-Brown破坏准则 地质强度指标 相对塑性区半径 Mohr-Coulomb强度准则 修正的芬纳公式

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基于量化的GSI系统和Hoek-Brown准则的岩体力学参数的估计 被引量：81

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作者 胡盛明 胡修文 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期861-866,共6页

Hoek-Brown强度准则与Mohr-Coulomb强度准则相比,综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响,可更好地反映岩体的非线性破坏特征,更符合工程实际,由该准则所估算的岩体力学参数可为最终确定岩体力学参数提供重要依据。基... Hoek-Brown强度准则与Mohr-Coulomb强度准则相比,综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响,可更好地反映岩体的非线性破坏特征,更符合工程实际,由该准则所估算的岩体力学参数可为最终确定岩体力学参数提供重要依据。基于引入的岩体体积节理数Jv和结构面条件因子JC量化的GSI(地质强度指标)围岩分级系统和Hoek-Brown强度准则来估计岩体力学参数,并结合具体的工程估算岩体的力学参数验证应用效果,其成果对工程设计和施工有重要指导意义。 展开更多

关键词 地质强度指标 围岩分级 HOEK-BROWN强度准则 岩体力学参数

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一种基于GSI弱化的应变软化模型 被引量：8

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作者 彭俊 荣冠 +2 位作者 周创兵 蔡明 彭坤 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期499-507,共9页

Mohr-Coulomb和Hoek-Brown破坏模型是目前运用最广泛的两种岩体破坏模型。为了能够直观地描述围岩高应力条件下的脆性破坏,众多学者提出基于这两种破坏模型的岩体参数取值方法,主要包括基于Mohr-Coulomb模型的CWFS模型以及基于Hoek-Brow... Mohr-Coulomb和Hoek-Brown破坏模型是目前运用最广泛的两种岩体破坏模型。为了能够直观地描述围岩高应力条件下的脆性破坏,众多学者提出基于这两种破坏模型的岩体参数取值方法,主要包括基于Mohr-Coulomb模型的CWFS模型以及基于Hoek-Brown模型的DISL模型和BDP模型。上述模型在表征岩石的脆性破坏方面均有一定的适应性,但是由于存在高围压条件下的硬化现象以及参数取值物理意义不明确等问题,其在实际工程中的应用受到一定限制。在上述模型的基础之上进一步研究Hoek-Brown破坏模型的参数取值规律,在分析地质强度指标GSI值在岩石压缩变形过程中的变化规律的基础上,通过构建地质强度指标GSI值与围压以及塑性应变的函数关系式,建立一种新的基于GSI弱化的应变软化模型——GSI弱化应变软化模型;然后通过锦屏二级水电站白山组大理岩以及Tennessee大理岩三轴压缩试验数值模拟对该模型进行验证。分析表明:该应变软化模型能够较好地模拟大理岩的三轴力学特性。最后运用该模型评价锦屏二级水电站引水隧洞开挖松弛范围,可为岩体开挖支护提供一定参考。 展开更多

关键词 Hoek—Brown破坏模型 地质强度指标GSI 岩体参数取值方法 锦屏二级水电站

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