[發明專利]多裂隙類巖石試樣力學性質的幾何損傷流變分析方法

在審

• 申請號: 201811324201.1
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN111159794A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 楊文東;張建國;薄純杰;王令;井文君
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;山東正元建設工程有限責任公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.多裂隙類巖石試樣力學性質的幾何損傷流變分析方法，具體步驟如下：

(1)、構建多裂隙類巖石試樣代表性單元的幾何模型；

(2)、定義多裂隙類巖石試樣代表性單元的損傷張量；

(3)、計算多裂隙類巖石試樣中單組裂隙的損傷張量；

(4)、計算多裂隙類巖石試樣中多組裂隙的損傷張量；

(5)、推導多裂隙類巖石試樣有效應力公式；

(6)、建立多裂隙類巖石試樣幾何損傷流變本構模型；

(7)、多裂隙類巖石試樣幾何損傷流變本構模型程序化；

(8)、統計工程巖體的裂隙幾何參數，進行工程巖體的損傷流變特性數值模擬。

2.根據權利要求1所述的基于多裂隙巖體力學性質的幾何損傷模型分析方法，其特征在于，構建多裂隙類巖石試樣代表性單元的幾何模型，具體方法如下：建立一個二階損傷張量，即：

式中：Ω為一組裂隙的面積密度，n為裂隙的單位法向量，并且表示張量積。

3.根據權利要求1所述的基于多裂隙類巖石試樣力學性質的幾何損傷模型分析方法，其特征在于，定義多裂隙類巖石試樣代表性單元的損傷張量，具體方法如下：假設v和V分別為單元體和巖體的體積，在V內有N條裂隙，則第k個裂隙面積為a^k，它的單位法向量為n^k，對于第k個裂隙，損傷張量可以用下面形式來定義：

式中l＝v^1/3。

考慮所有的N條裂隙，可得多裂隙類巖石試樣代表性單元的損傷張量為：

4.根據權利要求1所述的基于多裂隙類巖石試樣力學性質的幾何損傷模型分析方法，其特征在于，計算多裂隙類巖石試樣中單組裂隙的損傷張量，具體方法如下：對于單組裂隙的多裂隙類巖石試樣，其幾何損傷張量為：

式中，N_i為X_i面上的裂隙數量，N_j為X_j面上的裂隙數量，L_i為X_i面上的裂隙的平均長度，L_j為X_j面上的裂隙的平均長度。

任意裂隙面的單位法向量n＝(n₁ n₂ n₃)為：

n＝(n₁ n₂ n₃)^t＝(λcosθ₁cosθ₂ λsinθ₁sinθ₂-λcosθ₁sinθ₂)^t

λ＝(sin²θ₁sin²θ₂+cos²θ₁sin²θ₂+cos²θ₁cos²θ₂)^-1/2

同時，單位法向量還可以表達為下式：

n＝(n₁ n₂ n₃)^t＝(-λcosθ₂sinθ₃ λcosθ₂cosθ₃ λsinθ₂sinθ₃)^t

λ＝(sin²θ₂sin²θ₃+cos²θ₂sin²θ₃+cos²θ₂cos²θ₃)^-1/2

或：

n＝(n₁ n₂ n₃)^t＝(λsinθ₃sinθ₁-λcosθ₃sinθ₁λcosθ₃cosθ₁)^t

λ＝(sin²θ₃sin²θ₁+cos²θ₃sin²θ₁+cos²θ₃cos²θ₁)^-1/2

其中θ₁，θ₂和θ₃為坐標面X₁，X₂，X₃上裂隙的角度。