[发明专利]一种基于长期损伤度的岩体长期稳定安全分析方法

说明书

本发明公开了岩石力学工程技术领域的一种基于长期损伤度的岩体长期稳定安全分析方法，旨在解决现有技术中的围岩稳定分析方法由于未能将损伤度与长期强度建立联系，因而不能很好地评价岩石长期稳定性的技术问题。所述方法包括如下步骤：获取岩石的强度参数，所述岩石取样于所述岩体，所述强度参数包括岩石的长期强度参数；利用所述强度参数求取岩石的长期安全系数；利用所述长期安全系数对岩体工程的长期稳定性进行评价。

技术领域

本发明涉及一种基于长期损伤度的岩体长期稳定安全分析方法，属于岩石力学工程技术领域。

背景技术

岩体质量是岩土工程安全的重要保障，岩石损伤程度是衡量岩体质量的重要标准。岩石经历漫长的成岩历史，其内部富含各种缺陷，包括微裂纹、孔隙以及节理裂隙等宏观非连续面。在岩石的变形破坏过程中，裂纹不断地萌生和扩展，会导致岩石的黏性系数发生变化。岩石的损伤是变形、破坏过程中裂隙产生和发展的结果，也是岩石材料力学性质逐步劣化的过程，岩石在蠕变变形破坏过程中也存在着损伤。通过对岩石的瞬时试验和蠕变试验结果进行分析，表明岩石在荷载作用下，随着时间的延长，其力学参数随着岩石损伤的逐步发展而劣化。

岩石的蠕变是指岩石的应力-应变-时间三者之间的相互关系，蠕变力学特性与岩土工程的长期稳定性和安全性密切相关，是研究岩石力学特性的重要性质之一。岩石的典型蠕变过程分为衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个阶段。当施加的荷载低于某一界限值时，岩石在该荷载的长期作用下，只出现蠕变的前两个阶段，应变最终趋于稳定数值，岩石一般不发生破坏；当施加的荷载超过此界限值时，在该荷载的长期作用下，由于应变不断累积，岩石最终发生蠕变破坏，此界限荷载定义为岩石的长期强度。岩体工程的破坏多发生在工程运营期间，因此，对岩石长期强度参数的确定，与岩体工程的长期稳定性和安全性密切相关。

工程实践与研究表明，岩土工程的破坏与失稳，在许多情况下并非在开挖形成以后立即发生，岩土体应力与变形是随时间变化而不断调整的，其调整过程往往需要延续一个较长的时期。例如，在隧道施工过程中，由于隧道开挖引起地下岩体应力重分布，通常会引起围岩的损伤，随着时间延长，损伤作用不断积累，最终可能导致围岩发生蠕变变形破坏。目前的围岩稳定分析方法，由于未能将损伤度与长期强度建立联系，因而不能很好地评价岩石的长期稳定性。因此，目前缺乏一种针对长期损伤度的岩石长期稳定安全分析的科学方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于长期损伤度的岩体长期稳定安全分析方法，以解决现有技术中的围岩稳定分析方法由于未能将损伤度与长期强度建立联系，因而不能很好地评价岩石长期稳定性的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于长期损伤度的岩体长期稳定安全分析方法，包括如下步骤：

获取岩石的强度参数，所述岩石取样于所述岩体，所述强度参数包括岩石的长期强度参数；

利用所述强度参数求取岩石的长期安全系数；

利用所述长期安全系数对岩体工程的长期稳定性进行评价。

进一步地，所述强度参数还包括岩石的Drucker-Prager强度准则的强度参数。

进一步地，根据岩石的强度参数求取岩石长期安全系数，包括：

根据损伤力学原理，利用所述长期强度参数求取岩石的损伤变量；

利用岩石的损伤变量和Drucker-Prager强度准则的强度参数，求取岩石的长期安全系数。

进一步地，所述长期安全系数，其计算公式如下：

其中，

d＝1-exp[-χσ-σ_∞t]，

I₁＝σ_ii，