Hoek-Brown类型的岩石强度准则综述

本文摘要：（由ai生成）

本文介绍了四种关键的三维岩石强度准则：Hoek-Brown、Pan-Hudson、Generalized Priest和Zhang-Zhu。Hoek-Brown准则展现岩石强度与围压的非线性关系；Pan-Hudson虽为其近似，但强度评估存在偏差；Generalized Priest准则结合多种理论，具有平滑的屈服曲线；Zhang-Zhu准则基于Mogi-Coulomb和Hoek-Brown，提高了拟合精度。各准则适用于不同岩石强度评估场景。实际应用中，需结合实验数据选择并优化合适的准则，确保评估准确性。

Hoek-Brown准则

                                                            （4-1）

式中，为描述完整岩心岩性的参数，为岩石单轴抗压强度，一般使用室内实验测试获取。使用π平面变量，将使用主应力表示的Hoek-Brown准则改写为4-21的形式，

                                             （4-2）

式中， 为某特定静水压力下的π平面上，静水压力轴线到Hoek-Brown准则失效轨迹线上任意一点的距离，本文定义Lode角θ变化范围为0°到60°。

（a）主应力空间屈服曲面

（b）π平面屈服曲线

图4-1  Hoek-Brown准则在主应力空间和π平面的极限分布特征

Pan-Hudson准则

                                                                   （4-3）

                                          （4-4）

（a）主应力空间屈服曲面

（b）π平面屈服曲线

图4-2  PH准则在主应力空间和π平面的极限分布特征

Generalized Priest准则

                                                       （4-5）

（a）主应力空间屈服曲面

（b）π平面屈服曲线

图4-3  GP准则在主应力空间和π平面的极限分布特征

Zhang-Zhu准则

大量的实验数据已经证明Hoek-Brown准则对三轴压缩应力状态下岩石的强度具有很好的拟合精度，因此依据HB准则建立的三维岩石强度准则在三轴压缩应力状态下，π平面屈服曲线应该与HB准则相接。依据Mogi-Coulomb准则认为破坏面上的正应力与第二主应力无关这一假设，Zhang和Zhu在2007年使用平均主应力 代替Pan-Hudson准则中的变量I1/3，建立了新的三维HB准则，也被称为Zhang-Zhu准则，

                                               （4-7）

                                            （4-8）

式中，为静水压力轴线到ZZ准则屈服曲线任意一点的距离。

 

Hoek-Brown准则三维近似准则

                                             （4-9）

                                                    （4-10）

                                                                （4-11）

                                          （4-12）

                                                                         （4-13）