D01:10.13374/i.issn1001t63x.2010.04.023 第32卷第4期 北京科技大学学报 Vol 32 No 4 2010年4月 Journal of Un iversity of Science and Techno logy Beijing Apr.2010 基于Hoe-Brown准则的M orgenstern-Pr ice法在边 坡稳定性分析中的应用 乔兰丁新启屈春来李远 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要针对目前边坡稳定性计算中破坏准则均为Mohr~Coulomn b破坏准则的情况，根据相关准则和原理，推导了基于Hok- Bmwn准则的M orgenstem-Price法计算公式.该法克服了一般岩体边坡稳定分析中岩体强度参数纯经验取值的缺点，使计算 更为精确、合理.采用具体算例进行对比，探讨了不同准则下边坡稳定性计算的差异原因，并运用基于Hok~Bowm准则的 M orgenstem-Price法对安家岭露天矿北端帮滑坡进行了分析. 关键词边坡稳定性；破坏判据；Hok~Bown准则；计算方法 分类号U457 Application of the M orgenstern Price schen e based on the Hoek-B rown criteri- on to slope stability analysis QIAO Lan DNG Xin qi QU Chun-lai LI Yuan School of Civil and Envimommental Engineerng University of Science and Technology BeijingBeijing 100083,China ABSTRACT The plastic criterion popularly used in slope stability analysis is the MohrCoulmb criterion A fomula based on the basic principles of the Hoek-Brown failure criterion and the M orgenstemPrice scheme was deduced The disadvan tage that data are em- pirically obtained in slope stability analysis is overome by adopting this method and the computing results are more accurate and rea- sonable An example was discussed to compare the slpe stabilities w ith different failure criteria and the stability analysis of Anjialing open pitm ine slope was carried out by using the MorgenstemPrice scheme based on the Hoek-Brown criterion KEY WORDS slope stability:failure criterion:Hoek Brown criterion:calculation method 露天矿边坡稳定性计算方法主要有瑞典条分 于实验研究推导出的岩体破坏准则，该准则是反 法、Bishop法、Janbu法、M orgenstem一Price法、不平 映岩体非线性破坏的经验强度准则，能够考虑影响 衡推力法和Sama法等.其中M orgenstem一Price法 岩体强度特性的复杂因素，且可与岩体分类方法配 是目前计算任意形状滑动面安全系数最为严谨的一 合使用以确定岩体力学参数，它概念简洁明确，己 种条分法山，它是唯一在滑裂面的形状、静力平衡 成为国内外广泛应用的强度理论；但其在边坡安全 要求以及多余未知数的迭代各方面均不做任何假定 系数计算中，与具体分析方法结合较少，没有发挥其 的严格方法，但在我国边坡工程界尚未得到相应的 在岩体破坏判断方面的优势 重视[).目前，工程中边坡稳定性分析方法一般建 为此，本文将Hoek一Bown破坏准则的剪切破 立在Mohr广Coukmb破坏准则基础上)，而Mohr~ 坏判据融入M orgenstem一Price法的基本原理推导 Coulob在岩体边坡计算中适应性较弱.Hoek~ 中，基于Hoek Brown准则对Morgenstem Price法进 Bown准则是根据岩体性质的理论与实践经验，基 行推算，并将其结果应用于安家岭露天矿北端帮边 收稿日期：2009-05-27 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(N。2010CB731500) 作者简介：乔兰(1963)女，教授，博士生导师，Email qiaof@ces us山edu cn第 32卷 第 4期 2010年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．4 Ａｐｒ．2010 基于 Ｈｏｅｋ--Ｂｒｏｗｎ准则的 Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ--Ｐｒｉｃｅ法在边 坡稳定性分析中的应用 乔 兰 丁新启 屈春来 李 远 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京 100083 摘 要 针对目前边坡稳定性计算中破坏准则均为 Ｍｏｈｒ--Ｃｏｕｌｏｍｂ破坏准则的情况‚根据相关准则和原理‚推导了基于Ｈｏｅｋ-- Ｂｒｏｗｎ准则的 Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ--Ｐｒｉｃｅ法计算公式．该法克服了一般岩体边坡稳定分析中岩体强度参数纯经验取值的缺点‚使计算 更为精确、合理．采用具体算例进行对比‚探讨了不同准则下边坡稳定性计算的差异原因‚并运用基于 Ｈｏｅｋ--Ｂｒｏｗｎ准则的 Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ--Ｐｒｉｃｅ法对安家岭露天矿北端帮滑坡进行了分析． 关键词 边坡稳定性；破坏判据；Ｈｏｅｋ--Ｂｒｏｗｎ准则；计算方法 分类号 ＴＵ457 ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ-ＰｒｉｃｅｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＨｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎｃｒｉｔｅｒｉ- ｏｎｔｏｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ ＱＩＡＯＬａｎ‚ＤＩＮＧＸｉｎ-ｑｉ‚ＱＵＣｈｕｎ-ｌａｉ‚ＬＩＹｕａｎ ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＴｈｅｐｌａｓｔｉｃｃｒｉｔｅｒｉｏｎｐｏｐｕｌａｒｌｙｕｓｅｄｉｎｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｉｓｔｈｅＭｏｈｒ-Ｃｏｕｌｏｍｂｃｒｉｔｅｒｉｏｎ．Ａｆｏｒｍｕｌａｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｔｈｅＨｏｅｋ-ＢｒｏｗｎｆａｉｌｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄｔｈｅＭｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ-Ｐｒｉｃｅｓｃｈｅｍｅｗａｓｄｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｔｈａｔｄａｔａａｒｅｅｍ- ｐｉｒｉｃａｌｌｙｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｉｓｏｖｅｒｃｏｍｅｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｒｅａ- ｓｏｎａｂｌｅ．Ａｎｅｘａｍｐｌｅｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｉｌｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉａ‚ａｎｄｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆＡｎｊｉａｌｉｎｇ ｏｐｅｎ-ｐｉｔｍｉｎｅｓｌｏｐｅｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＭｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ-ＰｒｉｃｅｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＨｏｅｋ-Ｂｒｏｗｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｆａｉｌｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ；Ｈｏｅｋ-Ｂｒｏｗｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ 收稿日期：2009--05--27 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目 （Ｎｏ．2010ＣＢ731500） 作者简介：乔 兰 （1963— ）‚女‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｑｉａｏｌ＠ｃｅｓ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 露天矿边坡稳定性计算方法主要有瑞典条分 法、Ｂｉｓｈｏｐ法、Ｊａｎｂｕ法、Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ--Ｐｒｉｃｅ法、不平 衡推力法和 Ｓａｒｍａ法等．其中 Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ--Ｐｒｉｃｅ法 是目前计算任意形状滑动面安全系数最为严谨的一 种条分法 ［1］‚它是唯一在滑裂面的形状、静力平衡 要求以及多余未知数的迭代各方面均不做任何假定 的严格方法‚但在我国边坡工程界尚未得到相应的 重视 ［2］．目前‚工程中边坡稳定性分析方法一般建 立在 Ｍｏｈｒ--Ｃｏｕｌｏｍｂ破坏准则基础上 ［3］‚而Ｍｏｈｒ-- Ｃｏｕｌｏｍｂ在岩体边坡计算中适应性较弱．Ｈｏｅｋ-- Ｂｒｏｗｎ准则是根据岩体性质的理论与实践经验‚基 于实验研究推导出的岩体破坏准则 ［4］‚该准则是反 映岩体非线性破坏的经验强度准则‚能够考虑影响 岩体强度特性的复杂因素‚且可与岩体分类方法配 合使用以确定岩体力学参数．它概念简洁明确‚已 成为国内外广泛应用的强度理论；但其在边坡安全 系数计算中‚与具体分析方法结合较少‚没有发挥其 在岩体破坏判断方面的优势． 为此‚本文将 Ｈｏｅｋ--Ｂｒｏｗｎ破坏准则的剪切破 坏判据融入 Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ--Ｐｒｉｃｅ法的基本原理推导 中‚基于 Ｈｏｅｋ--Ｂｒｏｗｎ准则对 Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ--Ｐｒｉｃｅ法进 行推算‚并将其结果应用于安家岭露天矿北端帮边 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．04．023