[發明專利]一種考慮凍融環境下的巖體工程穩定性分析方法

在審

• 申請號: 202010084632.6
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111444641A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 姜諳男;許夢飛
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 涂文詩;鄧珂

本發明實施例公開了一種考慮凍融環境影響下的巖體工程穩定性分析方法，其包括：S1、創建表達凍融次數與巖體損傷之間關系的凍融損傷模型；S2、創建表達巖體塑性引起的損傷效應的巖體荷載損傷模型；S3、創建表達凍融荷載綜合作用的凍融荷載耦合損傷演化模型；S4、基于Hoek?Brown巖體非線性強度準則，創建彈塑性損傷模型；S5、求解所述彈塑性損傷模型對應的應力；S6、獲取達到極限平衡狀態時巖體工程對應的安全系數。本發明解決了傳統技術中凍融巖體穩定性分析存在誤差，準確率低的問題。

技術領域

本發明實施例涉及數字處理分析領域，尤其涉及一種考慮凍融環境影響下 的巖體工程穩定性分析方法。

背景技術

季凍區巖體工程穩定性受到凍融和荷載的綜合影響。一方面，巖體中的水 冰相變導致巖體凍脹力，導致巖體微裂紋擴展；另一方面，外部荷載作用改變 了巖體的應力，也會引起巖體形變和破壞的產生。因此，研究凍融和荷載綜合 作用下巖體損傷規律和計算方法，對保證巖體工程安全具有重要的意義。但是 目前凍融損傷模型的研究僅限于線性強度準則，不能很好地適應巖體節理、強 度非線性的特點。

具體的：已有的研究有的采用摩爾庫侖體作為塑性準則，建立硬巖凍融損 傷的長期變形模型構建方法。還有的研究建立了一種等圍巖下的巖石凍融損傷 本構，也是基于DP的塑性準則。但是摩爾庫侖體和DP準則都是線性強度準則， 不太適合節理巖體的非線性強度特征；

同時由于傳統的巖體穩定性分析方法大都采用理想彈塑性模型和線性強度 準則，因此帶來很大的誤差。如，已有的硬巖凍融損傷的長期變形模型和等圍 巖下的巖石凍融損傷本構目前大多數是一維的本構，其并不能用于三維巖體的 數值計算?，F有凍融環境下H-B參數選取方法不能反映凍融-荷載耦合作用；因 此可以說穩定性分析是巖土工程中一個重要難題，而考慮凍融影響的三維巖體 安全系數計算更是一個有待解決的技術問題。

發明內容

基于此，為解決現有技術所存在的不足，特提出了一種考慮凍融環境影響 下的巖體工程穩定性分析方法。

一種考慮凍融環境影響下的巖體工程穩定性分析方法，其特征在于，包括：

S1、創建表達凍融次數與巖體損傷之間關系的凍融損傷模型；

S2、創建表達巖體塑性引起的損傷效應的巖體荷載損傷模型；

S3、創建表達凍融荷載綜合作用的凍融荷載耦合損傷演化模型；

S4、基于Hoek-Brown巖體非線性強度準則，創建彈塑性損傷模型；

S5、求解所述彈塑性損傷模型對應的應力；

S6、獲取達到極限平衡狀態時巖體工程對應的安全系數。

可選的，在其中一個實施例中，所述凍融損傷模型對應的表達式：

其中，D_t表示凍融損傷變量，N表示凍融循環次數，N_f表示實驗最大凍融次 數，D_f表示與N_f對應的損傷值；q、r均為常數；

其中，n₀和n分別表示巖石凍融前后孔隙率，V_P和V′_P分別表示巖石凍融前 后縱波波速。

可選的，在其中一個實施例中，所述巖體荷載損傷模型對應的表達式為：

其中，表示等效塑性應變，D_m表示受荷損傷變量，α與β均為經驗系數；

等效塑性應變對應的表達式為：