[發明專利]一種圖表法估算巖石彈性模量的方法

在審

• 申請號: 202211266620.0
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115493936A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 張晶;周宗紅;周雨暉;劉軍;劉永文
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G06F17/15;G06F30/23
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

1.一種圖表法估算巖石彈性模量的方法，其特征在于：包括安全隔離區、鋼筋混凝土墻和廢石散體堆的設置，具體步驟如下：

(1)利用π定理整合點荷載實驗巖樣加載破壞過程中與巖石彈性模量有關的影響因子，其中影響因子包括巖石彈性模量E、泊松比v、巖樣破壞面面積S、巖樣破壞荷載P、巖石單軸抗壓強度UCS、巖樣密度ρ、重力加速度g和尺寸修正系數F，并結合量綱和諧原理得到與巖石彈性模量相關的模糊函數，即

式中，E為巖石彈性模量，GPa；S為巖樣破壞面面積，m²；P為巖樣破壞荷載，kN；UCS為巖石單軸抗壓強度，MPa；ρ為巖樣密度，kg/m³；g為重力加速度，m/s²；F為尺寸修正系數，量綱為1；

(2)以巖樣破壞面寬度w、巖樣破壞荷載P、破壞面高度d和彈性模量E為基本變量，其他影響因子賦予定值，采用數值模擬軟件，依次增加基本變量即彈性模量E、破壞面高度d、巖樣破壞荷載P和巖樣破壞面寬度w的取值，以改變數值模型的尺寸和加載條件來模擬不同工況條件下的巖樣點荷載實驗，計算出步驟(1)模糊函數中無量綱表達式ES/P、和F的值；

(3)以無量綱表達式ES/P和分別為無量綱圖表的橫軸或縱軸，根據步驟(2)無量綱表達式ES/P、的值，繪制特定F值對應下的無量綱圖表；

(4)待估測巖樣的點荷載實驗，根據已知的巖樣破壞面面積S、巖樣破壞荷載P、巖石單軸抗壓強度UCS、巖樣密度ρ、重力加速度g和尺寸修正系數F計算出無量綱表達式的值，再根據步驟(3)特定F值對應下的無量綱圖表查詢無量綱表達式ES/P的值，并根據實際巖樣破壞面面積S和巖樣破壞荷載P，估算出巖石彈性模量E。

2.根據權利要求1所述圖表法估算巖石彈性模量的方法，其特征在于：步驟(2)數值模擬軟件為有限元開源軟件Opensees。

3.根據權利要求2所述圖表法估算巖石彈性模量的方法，其特征在于：數值模擬軟件的具體模擬計算方法為

1)利用Python中的循環語句改變有限元開源軟件Opensees的數值模型尺寸即依次增加基本變量即彈性模量E、破壞面高度d、巖樣破壞荷載P和巖樣破壞面寬度w的取值；

2)利用Python調用Opensees，通過加載數值模型并賦予點荷載實驗的邊界條件后進行數值計算計算模糊函數中無量綱表達式ES/P、和F的取值；

3)將數值計算結果即無量綱表達式ES/P、和F的取值存儲至后綴為.out的文件中，并將數據存儲文件返回至Python。

4.根據權利要求3所述圖表法估算巖石彈性模量的方法，其特征在于：步驟(3)特定F值對應下的無量綱圖表的繪制方法為利用Python中的Matplotlib模塊自動繪制。