隧道开挖Hoek-Brown模型和Mohr-Coulomb模型比较
隧道开挖Hoek-Brown模型和Mohr-Coulomb模型比较
GeotechWu
个人工作笔记，起源于几年前特殊时期(2020.05)的课件，着重采矿工程(露天边坡和地下开挖)稳定性、尾矿坝稳定性以及岩土数值模拟，也包括少许地基工程和结构工程方面的内容。
1. 引言
作为一个通用的有限元分析软件， C OMSOL在岩土力学问题上有许多与专用岩土力学软件不同的设置方法，例如压力公式和应变公式的设置；初始应力和应变的设置以及模拟开挖的方式等。
本 文的初始意图是测试 C OMSOL的 Hoek-Brown 模型【 一个Hoek-Brown材料边坡稳定性的对比分析 】，算例为在 一个 均质的各向同性的 岩层 中，距地表 15m 下开挖一条 半径为 5m 的隧道 ；然后用 H oek-Brown推导出的 Mohr-Coulomb参数进行了相同的计算。
2. 计算步骤
首先在自重应力作用下让模型达到平衡状态，然后进行开挖。 C OMSOL使用了Activation scale factor方法模拟开挖。
2. Hoek-Brown解
岩体的材料参数取自【 三轴试验数据拟合Hoek-Brown准则的简洁方法(Best-Fit of Triaxial Lab Data) 】的第一个例子，在comsol的输入如下所示：
位移
等效塑性应变
地表沉降
应力
3. Mohr-Coulomb解
Mohr-Coulomb模型的材料参数全部由Hoek-Brown准则推导而来，在cosmol的输入如下所示。
位移
等效塑性应变
4. 结束语
比较显示Hoek-Brown模型的计算值比Mohr-Coulomb模型的计算值小很多，与预想的结果有较大差异。
使用 C OMSOL的关键技巧：
(1) 几何模型的布尔操作(Union)
(2) 重载材料模型(Hoek-Brown)
(3) 初始应力和应变设置
(4) 开挖模拟设置(活化 Activation)
(5) 边界条件设置(对称、固定、辊支撑)
(6) 重力设置
(7) 网格划分
(8) 增加预定义图
(9) 等效塑性应变