岩土工程传奇人物Dr. Hoek---岩石工程的设计挑战、灾难和教训

1 引言

在2022年2月25日举办的“非洲岩土工程传奇人物系列研讨会(African Geotechnical Legends Seminar Series)”上，Dr. Hoek作了45分钟的报告[346M，带英文字幕]，报告题目是《岩石工程的设计挑战、灾难和教训(Design challenges, disasters and lessons in rock engineering)》。

2 生活经历

Dr. Hoek 1933年出生在津巴布韦，其职业生涯概括起来可分为5个阶段：

(1) 1933-1966年，非洲。1951年进入南非开普敦大学(University of Cape Town)学习机械工程(Mechanical Engineering)专业，1955年获得学士学位，1957年在同一所大学获得机械工程硕士学位，研究方向为应力分析和材料强度，1958年在南非科学和工业研究委员会(South African Council for Scientific and Industrial Research, CSIR)任研究工程师，主要进行地下矿岩石力学方面的工业研究。

(2) 1966-1975年，英国伦敦。1966年Dr. Hoek移居到英国伦敦帝国理工学院(Imperial College in London)进行岩石边坡稳定性和岩石地下开挖的教学和研究。基于在此期间的研究工作，Dr. Hoek 出版了两本岩石工程的经典著作：

[1]《岩石地下开挖》[Hoek E.,  E.T. Brown (1980) Underground Excavations in Rock]。527p. Institution of Mining and Metallurgy, London.

[2] 《岩石边坡工程》[Hoek, E. and Bray, J.W. (1981). Rock Slope Engineering, Revised 3rd edition, The Institution of Mining and Metallurgy, London.

(3) 1975-1987年，温哥华。1975年，Dr. Hoek移居加拿大，加入到Golder Associates温哥华办公室, 作为一名岩石工程师进行咨询工作。大量的咨询项目为他日后提出GSI岩体工程分类奠定了坚实的基础，包括他参与研究的基于经验的空场设计方法---Mathews稳定方法[Mathews, K. E., Hoek, E., Wyllie, D. C. and Stewart, S. B. V. (1980) Prediction of stable excavation spans for mining at depths below 1,000 metres in hard rock. Golder Associates report to CANMET. Department of Energy and Resources: Ottawa.] 。

(4) 1987-1993年，多伦多。1987年离开Golder重返学术，在多伦多大学任岩石工程工业研究教授。基于在此期间的研究工作，Dr. Hoek出版了另一部专著《硬岩地下开挖支护》：

Hoek, E., Kaiser, P.K. and Bawden, W.F. (1995) Support of Underground Excavations in Hard Rock, A.A.Balkema, Rotterdam, Brookfield. 215p.

同时指导发展了一系列岩石工程软件，导致了后来Rocscience公司的诞生。

(5) 1993-至今, 温哥华。作为独立顾问进行咨询工作。

3 报告内容

在这个报告中，Dr. Hoek介绍了一些既有成功也有失败的工程实例。主要讨论的主题包括：

3.1 矿柱破坏引起地表沉陷

地下采矿引起地表沉陷的原因有：矿柱破坏包括顶柱破坏；崩落法诱发的沉降。在这个报告中，Dr. Hoek讨论了矿柱破坏引起的地表沉陷。

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3.2 边坡破坏

对于边坡工程，Dr. Hoek主要介绍了Chuquicamata矿的边坡，包括1969年2月的滑坡【滑坡监测(Slope Movement Monitoring)】

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同时也介绍了Chuquicamata矿一个硐室发生的破坏，相关情况可参看【Hoek的岩体变形模量经验估计---Is it reliable ?】。此外，讨论了1963年Vajont大坝的破坏原因【Gravity Dam: 重力式混凝土坝地震力计算】。

3.3 隧道破坏

Dr. Hoek后期的研究兴趣主要集中在地下开挖稳定性方面，这也体现在他1995年出版的《硬岩地下开挖支护》中，这可能与他后期的咨询工作经历有关，我在UBC听过他的一个演讲，是关于西雅图软岩隧道的工程实例。在这个报告中，Dr. Hoek讨论了三个不同地层条件下的隧道施工，包括支护相互作用分析、隧道收敛、支护选择以及强度应力比对隧道变形的影响。

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