[发明专利]一种恒定荷载下岩石结构面剪切连续-非连续数值方法在审
| 申请号： | 202110632286.5 | 申请日： | 2021-06-07 |
| 公开（公告）号： | CN113343460A | 公开（公告）日： | 2021-09-03 |
| 发明（设计）人： | 崔国建;张传庆;郭宇航;高阳;周辉;徐洁;胡明明 | 申请（专利权）人： | 中国科学院武汉岩土力学研究所 |
| 主分类号： | G06F30/20 | 分类号： | G06F30/20;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/14 |
| 代理公司： | 北京众达德权知识产权代理有限公司 11570 | 代理人： | 张晓冬 |
| 地址： | 430071 湖北*** | 国省代码： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 恒定 荷载 岩石 结构 剪切 连续 数值 方法 | ||
本发明涉及一种恒定荷载下岩石结构面剪切连续‑非连续数值方法，包括以下步骤：通过3D扫描技术获得岩石结构面上下盘的形貌特征，提取其中控制型二维形貌；基于所述控制型二维形貌建立岩石结构面剪切力学模型；利用连续‑非连续数值方法开展所述岩石结构面剪切力学模型的剪切试验数值模拟，从宏细观角度揭示岩石结构面的破坏机制。该方法为准确认识并科学掌握地下工程中结构面力学响应及破裂机制奠定了坚实基础。
技术领域
本发明涉及岩石力学与工程技术领域，特别涉及一种恒定荷载下岩石结构面剪切连续-非连续数值方法。
背景技术
岩土工程广泛发育有各级岩石结构面，严重影响工程安全。剪切试验是最常用于评估结构面力学性能的方法，由于结构面特征及试验限制，剪切过程中难以获取裂纹损伤演化特征、应力及位移场特征，限制了对于岩石结构面破坏机制的认识。
数值模拟方法也被用于认识结构面破坏机制，而连续方法难以模拟结构面破坏过程中裂纹扩展演化，非连续方法不能很好地模拟从连续到非连续的演化过程。连续-非连续数值模拟方法集成了上述两种方法的优点，能够很好的克服上述缺点，揭示裂纹损伤演化特征、应力及位移场特征。
然而目前尚未见有关于二维岩石结构面剪切试验连续-非连续数值方法。
发明内容
本申请提供了一种恒定荷载下岩石结构面剪切连续-非连续数值方法，解决或部分解决了现有技术缺乏关于二维岩石结构面剪切试验连续-非连续数值方法的技术问题；实现了提供一种恒定荷载下岩石结构面剪切连续-非连续数值方法。
本申请所提供的一种恒定荷载下岩石结构面剪切连续-非连续数值方法，包括以下步骤：
步骤一：通过3D扫描技术获得岩石结构面上下盘的形貌特征，提取其中控制型二维形貌；
步骤二：基于所述控制型二维形貌建立岩石结构面剪切力学模型；
步骤三：利用连续-非连续数值方法开展所述岩石结构面剪切力学模型的剪切试验数值模拟，从宏细观角度揭示岩石结构面的破坏机制。
作为优选，所述步骤一包括：
对结构面试样的上下盘结构面进行3D扫描，获得所述结构面试样的上下盘结构面点云数据；
对所述上下盘结构面点云数据进行均匀化处理，沿所述结构面试样的剪切方向提取二维轮廓线，分别计算各条二维轮廓线的粗糙度以及所述上下盘结构面对应两条轮廓线的匹配程度；
综合所述粗糙度及所述匹配程度指标，利用岩石结构面强度公式预估各所述轮廓线的强度，选取强度最大的轮廓线作为所述控制型二维形貌。
作为优选，所述结构面试样的上下盘结构面通过现场采集、劈裂或剪切获得；
沿所述结构面试样的剪切方向间隔0.5mm提取所述二维轮廓线；
通过粗糙度表征参数来确定所述二维轮廓线的粗糙度。
作为优选，所述粗糙度表征参数包括：Z2、SF、RMS、SD、RP，其中，
所述Z2表征轮廓线的平均起伏角度与起伏高度；
所述SF表征轮廓线结构特征；
所述RMS表征轮廓线的起伏幅度，既轮廓线各数据点点高度；
所述SD表征起伏角标准差；
所述RP表征轮廓线的线粗糙度度量参数。
作为优选，所述步骤二包括：
将所述控制型二维形貌导入图形处理软件，生成上下盘结构面；
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