IMASS---FLAC3D和3DEC新的本构模型(3)
1 引言
如前所述，IMASS 模型的峰值强度使用了内置的Hoek-Brown准则，在以前的Hoek-Brown模型中，输入参数是原始表达式中参数：
zone cmodel assign hoek-brown
zone cmodel assign hoek-brown-pac
zone property density = 1.0 shear=[shear]
bulk=[bulk]
zone property constant-sci=[sig_ci]
constant-mb=[mb]
constant-s=[s]
constant-a=[a]
在IMASS模型中，合并了推导上述参数的经验公式，其中最重要的参数是GSI. 这个笔记主要描述了GSI的取值方法。
model configure imass
zone cmodel assign imass
zone initialize density 2500
zone property in_mod_youngintact 2.5e10
zone property in_stren_gsi 45
zone property in_stren_mi 15
zone property in_stren_ucsi 60e6
zone property in_bulking_dil 10
zone property in_weak_multecrit 1.0
2 Hoek-Brown 参数的修正
原始的Hoek-Brown准则如下所示, 其中mb和s通过GSI和D来计算。
IMASS自动计算围岩的损伤程度，因而在mb和s的计算中去掉了D，变成了如下的表达式。
在原始的Hoek-Brown准则中，扰动因子(Disturbance Factor)D的估算方法如下：
(1) 对于地下开挖：
(2) 对于边坡：
3 GSI的估算方法
下面的估算方法参考了论文《Hoek, E., Carter, T.G., Diederichs, M.S. (2013) Quantification of the Geological Strength Index Chart》以及Rocscience的软件RocData。GSI一个更扩展的讨论参看论文《Paul G. Marinos, Vassilis Marinos and Evert Hoek (2007) The Geological Strength Index (Gsi): A Characterization Tool For Assessing Engineering Properties For Rock Masses》 和《V. Marinos, P. Marinos, E. Hoek (2005) The geological strength index: applications and limitations》。
(1) 查表方法
(2) 通过RMR和Q计算
对于RMR>23 GSI=RMR-5
对于RMR<23 GSI=9logQ+44
(3) 通过其它参数计算
JCond89 = 35 Jr/Ja/(1 + Jr/Ja)，
带入可得：
其中, JCond89是RMR分类的参数，Jr,Ja是Q-System中的参数。
JCond89按照Bieniawski的建议取值。
Jr和Ja按照Barton的建议取值。
上述过程已经更新到Hoek-Brown.py --- 一个推导岩体力学参数的Python程序，参看《岩体变形模量的估算---Python实现》。
4 参考文献
[1] Hoek, E. (2007). Practical Rock Engineering. Toronto: Rocscience, e‐book.
[2] Hoek, E. and E. T. Brown (2019). "The Hoek-Brown failure criterion and GSI - 2018 edition." Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 11(3): 445-463.
[3] E. Hoek, C. Carranza-Torres and B. Corkum (2002) Hoek-Brown failure criterion – 2002 edition. Proceedings of 5th North American Rock Mechanics Symposium and 17th Tunnelling Association of Canada Conference, R. Hammah, W. Bawden, J. Curran and M. Telesnicki, Eds., University of Toronto Press, Toronto, Vol. 1, 2002,267–273.
[4] Bieniawski, Z.T. (1989). Engineering Rock Mass Classifications: A Complete Manual for Engineers and Geologists in Mining, Civil, and Petroleum Engineering. New York: Wiley, 272pp.
[5] V. Marinos, P. Marinos, E. Hoek, The geological strength index: applications and limitations, Bulletin of Engineering Geology and the Environment 64 (2005), 55–65.
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