[发明专利]考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法

权利要求书

1.一种考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，其特征在于，包括：

在FLAC3D数值模拟软件之中，用C++语言二次开发基于Mogi-Coulomb破坏准则的有限差分增量迭代计算格式，得到Mogi-Coulomb本构模型；

建立岩石类材料真三轴应力条件下数值模型，对该数值模型赋以基本物理力学参数，所述基本物理力学参数通过单轴压缩、巴西劈裂试验以及常规三轴压缩试验分别得到；所述基本物理力学参数包括弹性模量E、泊松比μ、抗压强度σ_c、抗拉强度σ_t、粘聚力C以及内摩擦角

根据得到的所述基本物理力学参数，加载和调用所述Mogi-Coulomb本构模型进行模拟运算以得到相应的数值模拟计算结果，在该模拟运算过程中，对试样施加三个方向的应力，水平方向的中间主应力以及最小主应力采用应力加载的方式加以控制，轴压方向的最大主应力采用位移加载的方式施加于试样顶部，并对包括相关应力和应变值的其他参数进行实时监测与记录；

其中，所述Mogi-Coulomb本构模型包括：

定义剪切破坏包络线f^s为：

其中，J₂为第二应力偏量不变量；

定义拉伸破坏包络线f^t为：

f^t＝σ_m,2-σ^t

式中，和为与粘聚力和内摩擦角有关的常数，为粘聚剪切抗剪强度，为压力相关系数；σ^t为岩石抗拉强度，σ_m,2为平均有效应力；

其中，当材料参数不为0时，抗拉强度最大值为：

剪切势函数g^s在采用非关联流动法则时，将内摩擦角转换为剪胀角，则有：

τ_oct为八面体剪应力，拉伸势函数g^t在采用关联流动法则时，内摩擦角等于剪胀角，则有：

g^t＝σ_m,2。

2.根据权利要求1所述的考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，其特征在于，在加载和调用所述Mogi-Coulomb本构模型之前，还包括：

将C++语言二次开发的基于Mogi-Coulomb破坏准则的有限差分增量迭代计算格式导入至所述FLAC3D数值模拟软件的头文件和源文件中，并生成了基于Mogi-Coulomb本构模型的动态链接库文件，并将该动态链接库文件复制在所述FLAC3D数值模拟软件的安装目录下以供加载和调用。

3.根据权利要求1所述的考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，其特征在于，所述Mogi-Coulomb本构模型与所述FLAC3D数值模拟软件自带的本构模型继承的是同一个基类。

4.根据权利要求1所述的考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，其特征在于，还包括：对所述数值模型设置边界条件以对相应方向的端部进行约束。

5.根据权利要求1至4任一所述的考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，其特征在于，所述Mogi-Coulomb本构模型包括：

Mogi-Coulomb强度准则是基于广义Von-Mises准则而建立的，表示为：

τ_oct＝a+bσ_m,2

式中，为八面体剪应力；σ_m,2＝(σ₁+σ₃)/2，为平均有效应力；σ₁，σ₂，σ₃分别为最大主应力，中间主应力以及最小主应力。

6.根据权利要求1至4任一所述的考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，其特征在于，所述Mogi-Coulomb本构模型包括：

不考虑试样的应变硬化行为，将应力应变曲线中峰前阶段全部视为线弹性行为，所述的Mogi-Coulomb破坏准则即为屈服准则。