[发明专利]一种确定岩石裂纹发育程度的方法及装置

说明书

本发明提供一种确定岩石裂纹发育程度的方法及装置，能够量化各微裂隙组在轴向延伸方向和横向扩张方向上的发育程度。所述方法包括：构建岩石试样的颗粒流模型；根据构建的颗粒流模型，获得颗粒流模型破坏过程中的微裂隙集及所述微裂隙集中每个微裂隙点的坐标值；根据得到的所述微裂隙集及所述微裂隙集中每个微裂隙点的坐标值，基于微裂隙点的密度进行聚类，并根据各聚类中心的距离，对所述微裂隙集中的微裂隙点进行分组，得到多个微裂隙组；采用主成分分析法，分析各微裂隙组的轴向延伸方向和横向扩张方向，并量化各微裂隙组在轴向延伸方向和横向扩张方向上的发育程度。本发明适用于岩土试验与工程技术领域。

技术领域

本发明涉及岩土工程材料力学特性研究领域，特别是指一种确定岩石裂纹发育程度的方法及装置。

背景技术

近年来，有较多的研究是针对预制裂隙的岩石试样进行破坏试验，探究在裂隙存在的情况下，岩石破裂过程中裂隙的发展趋势。但是由于微裂隙肉眼难以观察的，研究大多获得了岩石的力学参数和宏观裂隙的发展趋势等信息，因此对微观机理方面研究普遍不足。同时，也有相关的研究是结合数值模拟软件，特别是离散元软件进行传统实验的模拟，揭示岩石破裂过程中的细观机理。数值模拟软件作为传统实验的有力补充，可以有效地捕捉到细观微裂隙的产生发展以及最终形成宏观断裂带的过程。相关学者结合室内试验和颗粒流(Particle Flow Code，PFC)等离散元程序研究试样在单轴压缩情况下的裂隙发展趋势，但是由于PFC软件在模拟过程中将黏结破坏视作微裂隙，因此最终呈现的结果大多只能通过微裂隙的聚集来粗略判断宏观裂隙的发展趋势，而不是精确定量地描述宏观裂隙发展趋势和破裂程度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种确定岩石裂纹发育程度的方法及装置，以解决现有技术所存在的不能精确定量地描述宏观裂隙发展趋势和破裂程度的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种确定岩石裂纹发育程度的方法，包括：

构建岩石试样的颗粒流模型；

根据构建的颗粒流模型，获得颗粒流模型破坏过程中的微裂隙集及所述微裂隙集中每个微裂隙点的坐标值；

根据得到的所述微裂隙集及所述微裂隙集中每个微裂隙点的坐标值，基于微裂隙点的密度进行聚类，并根据各聚类中心的距离，对所述微裂隙集中的微裂隙点进行分组，得到多个微裂隙组；

采用主成分分析法，分析各微裂隙组的轴向延伸方向和横向扩张方向，并量化各微裂隙组在轴向延伸方向和横向扩张方向上的发育程度。

进一步地，所述构建岩石试样的颗粒流模型包括：

S11，采用颗粒和黏结构建颗粒体试样，其中，所述颗粒体试样的尺寸与进行室内岩石力学试验的岩石试样的尺寸相同；

S12，设置颗粒细观参数和黏结细观参数；

S13，根据设置的颗粒细观参数和黏结细观参数，对所述颗粒体试样进行单轴压缩虚拟加载，得到所述颗粒体试样的单轴压缩应力-应变曲线；

S14，将得到的所述颗粒体试样的单轴压缩应力-应变曲线与进行室内岩石力学试验的岩石试样的单轴压缩应力-应变曲线进行比较；

S15，若曲线的差异在预设的第一阈值内，则根据设置的颗粒细观参数和黏结细观参数，构建岩石试样的颗粒流模型；

S16，否则，则调整颗粒细观参数和黏结细观参数，并返回S13继续执行。

进一步地，所述根据构建的颗粒流模型，获得所述颗粒流模型破坏过程中的微裂隙集及所述微裂隙集中每个微裂隙点的坐标值包括：

根据构建的颗粒流模型，沿长轴方向进行虚拟单轴压缩，获得所述颗粒流模型破坏过程中的微裂隙集及所述微裂隙集中每个微裂隙点的坐标值。