[发明专利]基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法

权利要求书

1.一种基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过有限元软件建立不同柱体倾角的柱状节理岩体试样；

步骤2，选择相应的本构模型，并赋予该本构模型所需的物理力学参数；

步骤3，设置该本构模型的计算条件、并调试计算程序，开展不同柱体倾角柱状节理岩体试样在不同围压条件下的数值模拟；

步骤4，提取数值模拟过程中的监测数据，计算柱状节理岩体各向异性比。

2.根据权利要求1所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，步骤1中，在0～90°之间以10～15°的等间距设置柱体倾角。

3.根据权利要求1所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，步骤2中，选择有限差分计算软件里的应变软化模型作为柱状节理岩体的本构模型。

4.根据权利要求3所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，步骤2中，所述本构模型所需的物理力学参数包括：弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、抗拉强度、重度和剪胀角。

5.根据权利要求1所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，步骤3中，所述本构模型的计算条件包括：

(1)设置初始围压，在进行轴向压缩前将围压施加至目标值；

(2)采用有限差分计算程序对监测试样进行轴向加载，设置加载速率，加载方式按应变加载控制；

(3)在有限差分迭代计算过程中，根据监测试样的应力-应变关系曲线变化决定是否停止计算；

(4)自动控制不同柱体倾角的试样在不同围压下进行数值试验。

6.根据权利要求5所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，所述计算条件(3)中，停止计算的标准为监测试样的应力-应变关系曲线出现峰值点。

7.根据权利要求5所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，步骤4中，自动提取不同围压下每一个柱体倾角试样的轴向应变和轴向应力，绘制同一围压下不同柱体倾角试样的应力-应变关系曲线，通过监测该应力-应变关系曲线，获取不同围压下由抗压强度确定的各向异性比A1以及由弹性模量确定的各向异性比A2。

8.根据权利要求7所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，某一围压下不同柱体倾角的柱状节理岩体的各向异性比A1的计算公式为：

A1＝σ_max/σ_min，

式中，σ_max和σ_min分别为该围压下不同柱体倾角试样的抗压强度的最大值和最小值。

9.根据权利要求7所述的基于数值模拟确定柱状节理岩体各向异性比的方法，其特征在于，某一围压下不同柱体倾角的柱状节理岩体的各向异性比A2的计算公式为：

A2＝E_max/E_min，

式中，E_max和E_min分别为该围压下的不同柱体倾角试样的弹性模量的最大值和最小值；其中，某一围压下不同柱体倾角试样的弹性模量可根据试样在弹性阶段的轴向应变和对应的轴向应力确定。