[发明专利]考虑尺寸效应的岩石结构面损伤统计本构模型的构建方法

摘要

本发明公开了一种考虑尺寸效应的岩石结构面损伤统计本构模型的构建方法，先将结构面简化为等效薄层，根据薄层中损伤细观微元体的数目和细观微元体的总数确定损伤变量；其次得到细观单元体的破坏概率密度函数；然后确立合理的损伤起始阶段，模拟结构面受荷情况，得到剪切作用下结构面的统计损伤本构模型；接着根据剪切过程中受力平衡，确立名义剪应力、未损伤微元体承担的有效剪切应力、损伤微元体承担的剪切应力之间的关系，得到剪切变形过程结构面的损伤演化模型和结构面剪切变形损伤本构模型；再确定所述结构面剪切变形损伤本构模型参数m、u0，基于参数与尺寸之间的非线性关系，建立一个考虑尺寸效应的结构面剪切本构模型；最后验证正确性。

主权项

1.一种考虑尺寸效应的岩石结构面损伤统计本构模型的构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将结构面简化为具有有限小厚度的等效薄层，该薄层包括能够反应材料各项属性的N个细观微元体，剪切过程中微元体受损，损伤细观微元体的数目记为N_f，则损伤变量S2、基于岩石材料强度统计分布规律，得到细观微元体的破坏概率密度函数；S3、基于岩石材料的残余强度，分析经典结构面剪切应力‑位移曲线，确立损伤起始阶段，通过已损伤细观微元体和未损伤细观微元体的组合模拟结构面受荷情况，得到剪切作用下结构面的统计损伤演化模型；S4、根据剪切过程中受力平衡，确立名义剪应力τ、未损伤微元体承担的有效剪切应力τ_i、损伤微元体承担的剪切应力τ_r之间的关系，结合损伤变量D和统计损伤演化模型得到结构面剪切损伤统计本构模型；S5、确定结构面剪切变形损伤本构模型的参数m和u₀，再基于参数与尺寸之间的非线性关系，建立一个考虑尺寸效应的结构面剪切损伤统计本构模型；S6、将若干结构面剪切试验数据代入考虑尺寸效应的结构面剪切损伤统计本构模型中，验证该模型能够准确地模拟不同尺寸下的结构面剪切全变形过程，并能反映剪切过程的阶段性特点。