Itasca软件新推出的Hoek-Brown参数计算器
摘要
Itasca软件最新版本9.10.5新增了Hoek-Brown参数计算器，能够自动计算并输出该准则参数，取代了之前通过Python代码嵌入命令行的方式。比较发现，新版本与《计算岩土力学》中的计算结果大致相同，但泊松比估算值存在微小差异。这一改进提升了岩土工程参数输入的效率和准确性，满足了研究者的需求。
正文
1. 引言
FLAC3D和3DEC标准的Hoek-Brown模型参数输入格式如下所示(3DEC):
block zone cmodel assign hoek-brownblock zone property density 2.5e-3 young 5000 poisson 0.3 tension 1e10block zone property constant-mb 0.067 constant-s 2.5e-5 ...constant-a 0.619 constant-sci 30
这些参数值是根据广义Hoek-Brown准则计算得出的，但以前的Itasca软件本身没有提供自动计算的功能。
为了实现这个功能，《计算岩土力学》曾用Python编制了一段代码嵌入到Itasca的命令中自动输入这些参数值，下面的两篇文章描述和验证了这段代码。
在最新版的Itasca 9.10.5版本中，新增了一个Hoek-Brown参数计算器，实现了参数的自动计算，在某种程度上可以说Itasca实现了我们以前的愿望。本文比较了Itasca的计算结果与《计算岩土力学》的计算结果。
2. Itasca的实现过程
在Itasca软件的界面中，点击菜单'Hoek-Brown Calculator'，开始执行一段内置的Pyhton代码，然后显示参数对话框。目前这段代码完全显示在Console面板内，其实这对用户来说没有太大意义，在以后的版本中可以考虑把这段代码隐藏在后台运行。
当调整到合适的参数后，使用Get Commands按钮输出命令，输出模型有两种选择：Hoek-Brown和Mohr-Coulomb；输出命令可以选择FLAC3D或3DEC。
zone cmodel assign hoek-brownzone property constant-mb 0.683zone property constant-s 0.0006zone property constant-a 0.504zone property constant-sci 75.0zone property young 1852.66zone property poisson 0.296
3. 结果比较
(1) 边坡
一个高度扰动的岩石边坡的强度 (Strength Envelope for a Slope Application in Highly Disturbed Rock)，输入参数如下：
UCS = 75 # UCS of intact rock (MPa)GSI = 55mi = 17D = 1Ei = 20625 # Intact Modulus (MPa)method = "Slope"UW = 27H = 100
下面是《计算岩土力学》的计算结果：
变形模量 Deformation Modulus = 1852.663
泊松比 Possion's Ratio = 0.24
材料参数 mb m_b = 0.683
材料参数 s = 0.000553
材料参数 a = 0.504
抗拉强度 Tensile Strength (MPa) = -0.061
岩体单轴抗压强度 Uniaxial Compression Strength (MPa) = 1.711
整体强度 Global Strength (MPa) = 8.198
最小主应力 Sig3max (MPa) = 2.148
内摩擦角 Friction Angle = 40.962
粘结力 Cohesion (MPa) = 0.682
下面是Itasca的计算结果：
未受扰动岩石隧道的强度(Strength Envelope for a Tunnel in Undisturbed Rock)
输入参数：
UCS = 75 # UCS of intact rock (MPa)GSI = 55mi = 17D = 0Ei = 20625 # Intact Modulus (MPa)method = "Tunnel"UW = 27H = 100
下面是《计算岩土力学》的计算结果：
Deformation Modulus = 8420.787
Possion's Ratio = 0.24
m_b = 3.408
s = 0.006738
a = 0.504
Tensile Strength (MPa) = -0.148
Uniaxial Compression Strength (MPa) = 6.033
Global Strength (MPa) = 18.730
Sig3max (MPa) = 1.425
Friction Angle = 56.621
Cohesion (MPa) = 1.008
下面是Itasca的计算结果：
4. 结束语
本文简要描述了Itasca软件新增的功能Hoek-Brown计算器，并与《计算岩土力学》编写的代码计算结果作了比较，因为使用的算法基本一样，因此二者得出的结果大致相同，略有差异，主要的差别在于泊松比的估算结果，按照上述计算条件，《计算岩土力学》的估算结果为0.24，而Itasca的估算结果为0.296，由于目前还没有阅读Itasca的那段Python代码，因此不清楚具体的差别。
