Bayesian inference of rock strength anisotropy: Uncertainty analysis of the Hoek–Brown failure criterion

霍克-布朗破坏准则 岩土工程 各向异性 地质学 推论 贝叶斯概率 贝叶斯推理 地质强度指标 数学 统计 岩体分类 计算机科学 人工智能 物理 量子力学
作者
Guilherme José Cunha Gomes,J. H. Forero,Eurípedes A. Vargas,Jasper A. Vrugt
出处
期刊:International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences [Elsevier BV]
卷期号:148: 104952-104952 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.ijrmms.2021.104952
摘要

Strength properties of most sedimentary and metamorphic rocks are known to vary with direction. Knowledge of this so-called rock anisotropy is of utmost importance for reliability analysis and engineering design. The purpose of this paper is twofold. First, we propose a formulation of the Hoek–Brown (HB) failure criterion, which calculates strength anisotropy using a non-uniform scaling of the stress tensor. We use two scaling factors, CN and CS, to link the orientation of the anisotropy planes with the loading direction. As we assume isotropic parameters for intact rock, our HB model formulation is relatively easy to use and has the additional advantage that it does not demand any modifications to the HB failure criterion. Second, we embed our HB model formulation in a Bayesian framework and illustrate its power and usefulness using experimental data of anisotropic rock samples published in the literature. Results demonstrate that our HB model formulation predicts accurately measured peak strengths of rocks with different degrees of anisotropy, confining stresses and anisotropy orientations. The uncertainty in peak strength of anisotropic rocks can be quite large, reiterating the need for an explicit treatment of strength anisotropy uncertainty in rock mechanics studies. The Bayesian methodology is general-purpose, and, as such, can help better inform geotechnical engineers, contractors and other professionals about rock conditions and design reliability and assist decision makers in determining the overall risks of engineering structures.
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