[发明专利]一种裂隙岩石强度分析预测方法

说明书

本发明提供一种裂隙岩石强度分析预测方法，所述裂隙岩石强度分析预测方法包括：根据岩石CT扫描数据构建随机微裂隙网络；采用控制变量法对随机微裂隙网络的参数影响进行分析，所述参数包括倾角和倾向；根据随机微裂隙网络最大有效剪应力平面投影面积和预测裂隙岩石强度。在岩石CT扫描数据的基础上，完成岩石试样随机微裂隙网络的重建，并深入研究了微裂隙试样力学特性，根据裂隙向最大有效剪应力平面投影面积和估计岩石强度，从而提高了裂隙岩石强度分析预测的准确性。

技术领域

本发明涉及地质分析领域，特别是指一种裂隙岩石强度分析预测方法。

背景技术

岩石材料在长期的地质作用下，内部产生大量的节理裂隙。对于不同尺度的岩石材料，决定其力学特性的裂隙尺度也有所不同：岩体的强度主要受宏观节理的控制；而分米级岩石试样的强度特性主要受微观裂隙的影响。岩石试样的破坏是由于细观尺度的微裂隙演化所产生的，因此，对岩石试样中细观尺度微裂隙网络的研究有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种裂隙岩石强度分析预测方法，能够准确预测裂隙岩石强度。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种裂隙岩石强度分析预测方法，所述裂隙岩石强度分析预测方法包括：

根据岩石CT扫描数据构建随机微裂隙网络；

采用控制变量法对随机微裂隙网络的参数影响进行分析，所述参数包括倾角和倾向；

根据随机微裂隙网络最大有效剪应力平面投影面积和预测裂隙岩石强度。

优选的，所述根据岩石CT扫描数据构建随机微裂隙网络，包括：

通过对岩石CT扫描数据的整理，获取岩石试样的裂隙产状信息，所述岩石裂隙产状信息包括微裂隙的倾角、倾向、迹线长和中心坐标；

对所获取的裂隙产状信息进行统计分析，确定各产状要素所符合的分布规律；

在Matlab中生成符合规律的随机数；

将生成的随机数组合成所需的裂隙位置和产状信息，在PFC3D中调用光滑节理模型，建立岩石试样中的随机微裂隙网络。

优选的，所述采用控制变量法对随机微裂隙网络的参数影响进行分析，包括：

采用控制变量法对随机微裂隙网络的倾角影响进行分析；

采用控制变量法对随机微裂隙网络的倾向影响进行分析。

优选的，所述采用控制变量法对随机微裂隙网络的倾角影响进行分析，包括：

采用控制变量法对随机微裂隙网络的倾角影响进行数值分析；

采用控制变量法对随机微裂隙网络的倾角影响进行理论分析；

所述倾角影响的数值分析包括沿Z轴加载进行单轴压缩试验，取倾向为0°，倾角从0°到360°每10°进行一次试验，记录每次试样的强度变化，根据强度变化得到倾角影响数值分析结果；

所述倾角影响的理论分析包括：岩石发生剪切破坏时，破坏面上的剪应力应等于岩石本身的内聚力和作用在该面上由法向应力引起的摩擦阻力之和为：

式中：τ为剪应力，σ为正应力，C为内聚力，为内摩擦角；

与最大主平面夹角为α的平面上的正应力和剪应力为：

其中，σ1为单轴加载应力；

破坏面上有效剪应力为：

τ'＝τ-fσ