[发明专利]一种考虑冻融环境下的岩体工程稳定性分析方法

说明书

本发明实施例公开了一种考虑冻融环境影响下的岩体工程稳定性分析方法，其包括：S1、创建表达冻融次数与岩体损伤之间关系的冻融损伤模型；S2、创建表达岩体塑性引起的损伤效应的岩体荷载损伤模型；S3、创建表达冻融荷载综合作用的冻融荷载耦合损伤演化模型；S4、基于Hoek‑Brown岩体非线性强度准则，创建弹塑性损伤模型；S5、求解所述弹塑性损伤模型对应的应力；S6、获取达到极限平衡状态时岩体工程对应的安全系数。本发明解决了传统技术中冻融岩体稳定性分析存在误差，准确率低的问题。

技术领域

本发明实施例涉及数字处理分析领域，尤其涉及一种考虑冻融环境影响下 的岩体工程稳定性分析方法。

背景技术

季冻区岩体工程稳定性受到冻融和荷载的综合影响。一方面，岩体中的水 冰相变导致岩体冻胀力，导致岩体微裂纹扩展；另一方面，外部荷载作用改变 了岩体的应力，也会引起岩体形变和破坏的产生。因此，研究冻融和荷载综合 作用下岩体损伤规律和计算方法，对保证岩体工程安全具有重要的意义。但是 目前冻融损伤模型的研究仅限于线性强度准则，不能很好地适应岩体节理、强 度非线性的特点。

具体的：已有的研究有的采用摩尔库仑体作为塑性准则，建立硬岩冻融损 伤的长期变形模型构建方法。还有的研究建立了一种等围岩下的岩石冻融损伤 本构，也是基于DP的塑性准则。但是摩尔库仑体和DP准则都是线性强度准则， 不太适合节理岩体的非线性强度特征；

同时由于传统的岩体稳定性分析方法大都采用理想弹塑性模型和线性强度 准则，因此带来很大的误差。如，已有的硬岩冻融损伤的长期变形模型和等围 岩下的岩石冻融损伤本构目前大多数是一维的本构，其并不能用于三维岩体的 数值计算。现有冻融环境下H-B参数选取方法不能反映冻融-荷载耦合作用；因 此可以说稳定性分析是岩土工程中一个重要难题，而考虑冻融影响的三维岩体 安全系数计算更是一个有待解决的技术问题。

发明内容

基于此，为解决现有技术所存在的不足，特提出了一种考虑冻融环境影响 下的岩体工程稳定性分析方法。

一种考虑冻融环境影响下的岩体工程稳定性分析方法，其特征在于，包括：

S1、创建表达冻融次数与岩体损伤之间关系的冻融损伤模型；

S2、创建表达岩体塑性引起的损伤效应的岩体荷载损伤模型；

S3、创建表达冻融荷载综合作用的冻融荷载耦合损伤演化模型；

S4、基于Hoek-Brown岩体非线性强度准则，创建弹塑性损伤模型；

S5、求解所述弹塑性损伤模型对应的应力；

S6、获取达到极限平衡状态时岩体工程对应的安全系数。

可选的，在其中一个实施例中，所述冻融损伤模型对应的表达式：

其中，D_t表示冻融损伤变量，N表示冻融循环次数，N_f表示实验最大冻融次 数，D_f表示与N_f对应的损伤值；q、r均为常数；

其中，n₀和n分别表示岩石冻融前后孔隙率，V_P和V′_P分别表示岩石冻融前 后纵波波速。

可选的，在其中一个实施例中，所述岩体荷载损伤模型对应的表达式为：

其中，表示等效塑性应变，D_m表示受荷损伤变量，α与β均为经验系数；

等效塑性应变对应的表达式为：