[發(fā)明專利]巖體冪函數(shù)型細觀時效破裂三維模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611160383.4
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106815884B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃書嶺;丁秀麗;李歡;鄔愛清;徐平;董志宏;高源;朱良韜
• 申請（專利權(quán)）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T19/20
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;李滿

本發(fā)明涉及一種巖體冪函數(shù)型細觀時效破裂三維模型，所述三維模型包括考慮彎扭貢獻因子的巖體細觀顆粒粘結(jié)應(yīng)力三維模式、考慮彎扭貢獻因子的細觀顆粒粘結(jié)時效劣化衰減的三維冪函數(shù)型模式、考慮彎扭貢獻效應(yīng)且?guī)Ю旖刂瓜薜哪枎靷惣氂^顆粒粘結(jié)時效破裂準則、以及考慮阻尼效應(yīng)的細觀顆粒線性接觸三維模型。本發(fā)明適應(yīng)于三維應(yīng)力空間條件下應(yīng)力和裂紋擴展速度之間的關(guān)系符合冪函數(shù)型的這類巖體，對于這類深部巖體工程在三維應(yīng)力條件下的圍巖長期穩(wěn)定性預(yù)測、評價以及優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程巖體三維細觀時效破裂分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種巖體冪函數(shù)型細觀時效破裂三維模型。

背景技術(shù)

深部巖體工程開挖后的失穩(wěn)與破壞往往不是在開挖后立刻發(fā)生的，一般都存在著明顯的變形破裂時效性和災(zāi)變(如巖爆、大變形等)的滯后性，嚴重危害工程的施工安全與長期運營。目前，在細觀方面的時效力學研究成果相對較少。《深埋大理巖破裂擴展時間效應(yīng)的顆粒流模擬》一文對錦屏大理巖破裂的時間效應(yīng)進行了試驗和二維數(shù)值分析(巖石力學與工程學報，2011，Vol.30No.10:1989-1996)；《錦屏大理巖蠕變損傷演化細觀力學特征的數(shù)值模擬研究》一文應(yīng)用二維蠕變細觀力學模型對錦屏大理巖短期和長期強度特征進行了數(shù)值研究(巖土力學，2013，Vol.34No.12:3601-3608)。這類模型是以指數(shù)型構(gòu)建的二維驅(qū)動應(yīng)力和裂紋擴展速度間的關(guān)系，用來描述巖石細觀層面上的二維時效破裂，適用于平面條件下應(yīng)力和裂紋擴展速度之間符合指數(shù)表達方式的巖體。另外，這類模型還存在如下不足之處：(1)顆粒間的剪切破裂準則是一條與平行粘結(jié)正應(yīng)力平行的水平直線，也即這種剪切破裂準則與平行粘結(jié)正應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)，只要平行粘結(jié)剪切應(yīng)力大于或等于固定平行粘結(jié)剪切破裂強度，顆粒間即可發(fā)生剪切破裂，無法體現(xiàn)巖體中不同平行粘結(jié)正應(yīng)力具有不同平行粘結(jié)剪切破裂強度的客觀事實；(2)沒有考慮粘結(jié)力矩的差異作用對接觸破壞的影響，將粘結(jié)力矩的貢獻度對不同巖性的影響均視為一致；(3)對于應(yīng)力和裂紋擴展速度之間不合符指數(shù)表達方式的巖體，這類模型缺乏適應(yīng)性；(4)對于必須考慮三維應(yīng)力條件下的深部巖體工程問題，該類二維模型因不能描述三維應(yīng)力對巖體時效變形破壞的影響，也同樣缺乏適應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種巖體冪函數(shù)型細觀時效破裂三維模型，本發(fā)明適應(yīng)于三維應(yīng)力空間條件下應(yīng)力和裂紋擴展速度之間的關(guān)系符合冪函數(shù)型的這類巖體，對于這類深部巖體工程在三維應(yīng)力條件下的圍巖長期穩(wěn)定性預(yù)測、評價以及優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支持。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的一種巖體冪函數(shù)型細觀時效破裂三維模型，其特征在于：所述三維模型包括考慮彎扭貢獻因子的巖體細觀顆粒粘結(jié)應(yīng)力三維模式、考慮彎扭貢獻因子的細觀顆粒粘結(jié)時效劣化衰減的三維冪函數(shù)型模式、考慮彎扭貢獻效應(yīng)且?guī)Ю旖刂瓜薜哪枎靷惣氂^顆粒粘結(jié)時效破裂準則、以及考慮阻尼效應(yīng)的細觀顆粒線性接觸三維模型。

上述技術(shù)方案中，所述巖體冪函數(shù)型細觀時效破裂三維模型適用于三維顆粒離散元分析方法、三維顆粒不連續(xù)變形分析方法、三維顆粒流形元分析方法。

上述技術(shù)方案中，考慮扭矩對巖體內(nèi)部細觀顆粒三維粘結(jié)法向正應(yīng)力的貢獻程度，所述彎扭貢獻因子的巖體細觀顆粒粘結(jié)應(yīng)力三維模式為巖體內(nèi)部細觀顆粒粘結(jié)正應(yīng)力三維計算公式中設(shè)置了扭矩貢獻因子