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原文传递基于Hoek-Brown准则隐伏岩溶路基稳定性及动态风险响应研究

论文题名：	基于Hoek-Brown准则隐伏岩溶路基稳定性及动态风险响应研究
关键词：	Hoek-Brown准则;岩溶路基;路基稳定性;施工安全;动态风险响应
摘要：	隐伏岩溶的存在，为高速公路的安全施工及营运隐患。溶腔在地下水及外部荷载的作用往往会进一步劣化，从而引发更大的安全事故，故有必要在施工前对岩溶路基进行论证及处治。依托于湖南省湘西自治州永-吉高速公路工程进行研究，该高速公路是包茂高速和二广高速的加密线，也是西北区重要的省内交通要道。依据地质相关资料及现场查勘可知，永-吉高速沿线主要含剥蚀及溶蚀构造的中低山丘陵地貌，其主要地质特点为岩溶分布较广及密集，溶腔大小不一。正确、有效地进行岩溶地区隐伏岩溶路基的稳定性分析及施工风险评价，可为其施工提供响应决策依据，实现岩溶高速公路的信息化施工与管理。　　非线性Hoek-Brown岩体强度准则是基于大量试验及工程实践得出的，具有Mohr-Coulomb准则不能解决低应力及非线性问题的优点，同时该准则引入GSI系统后，可更快捷地获取岩体力学参数及受力特性。广义H-B强度准则综合考虑了准则参数的多种影响因素，巧妙结合定性与定量分析，具有简便、适用等优点，在岩体工程设计与科研中不断得到验证及改进。本研究项目主要是对广义Hoek-Brown强度经验准则的基本理论作出系统总结，在分析前人对该经验准则研究和改进的基础上，探讨该准则运用于岩体变形及稳定性分析领域的基本原理及方法，指导岩溶路基稳定性分析评价，其主要研究内容及结论如下: 　　(1) H-B准则作为一个经验准则，准则参数的选取受主观性影响较大，通过进行敏感性分析得出准则参数对岩体宏观力学参数的非线性影响规律，从而为工作人员有的放矢量化其参数提供理论支撑。在使用H-B准则稳健性选取岩体宏观力学参数时，应有选择性地不同程度量化准则参数，确保H-B准则灵活应用而又接近工程实际情况。　　(2)当前行内对岩溶路基稳定性分析尚无统一的评判标准。本研究课题以岩体强度判据、岩体极限应变判据及岩体位移判据综合作为岩溶路基稳定性的判断根据。在运用数值软件计算其稳定性时，采用试算法通过同步强度折减进行模拟计算分析岩溶路基的稳定性。在使用解析法分析溶洞围岩稳定性时，当溶腔较浅埋时使用复变函数平面弹性解析通过共形映射可将复杂形状边界条件简化，而当其为深埋时可利用基于Hoek-Brown准则求解溶腔围岩塑性半径，该法比芬纳公式更能反映实际。　　(3)目前尚无岩溶路基风险评价相关规范。公路建设项目风险响应主要分为风险辨识、风险评价方法及风险处置等三方面，本文根据桥隧风险评价的基本原理，构建岩溶路基风险成套评价体系:风险概率、风险损失及风险等级的风险评价系统。根据岩溶路基风险的一般性质，系统归纳处治岩溶路基的处理方法即开挖回填法、压力注浆法及跨越结构法。　　(4)通过永吉高速某段岩溶路基的工程实践，可知使用数值模拟及模糊数学综合评价法得出来的结果均表示该岩溶路基的安全储备不足，考虑围岩属石灰岩在地下水的作用下及施工运营所带来的环境影响，将进一步降低其稳定值，安全性得不到保障，表明需要对其进行有效处治。本路段溶腔较浅，故采用机械凿开坡顶，再填筑碎石、铺筑混凝土进行封顶的工艺进行处治。该处治方法安全、施作简单、经济效应好，同时符合环境要求。
作者：	邓小钊
专业：	岩土工程
导师：	刘辉;张永杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文