[发明专利]一种岩土颗粒破坏局部化识别方法

权利要求书

1.一种岩土颗粒破坏局部化识别方法，该方法的步骤是：

步骤1：建立岩土体颗粒离散元数值模型，根据岩土体物理力学属性确定颗粒接触本构模型及参数；

步骤2：定义接触点处两侧颗粒的两接触点A、B的相对位移l_AB与两颗粒m、n的半径之和(r_m+r_n)的比值为颗粒接触变形指标ξ，即ξ＝l_AB/(r_m+r_n)，并在数值计算过程中实时计算和记录所有颗粒接触变形指标；

步骤3：根据N_ξ/N_tot-ξ曲线的曲率最大点确定用于识别破坏局部化的颗粒接触变形指标阈值ξ_thr，将ξ大于阈值ξ_thr的区域判别为破坏局部化区域，ξ小于阈值ξ_thr的区域判别为未破坏区；N_ξ/N_tot为大于某颗粒接触变形指标ξ的接触数量N_ξ占总的初始接触数量N_tot的比值；

步骤4：将ξ大于阈值ξ_thr的区域的颗粒接触变形用线段显示，从而对岩土体破坏局部化区域进行了识别。

2.根据权利要求1所述的一种岩土颗粒破坏局部化识别方法，其特征在于：所述的步骤1中，颗粒接触本构模型及参数确定方式是：

对于松散土体采用无粘结强度的接触本构模型，对于粘性土采用粘结接触本构模型，对于岩体采用平行粘结接触本构模型；同时采用常用的参数反演法确定接触本构模型的具体参数，即不断调试参数直到力学性质如弹性模量、抗压强度等与实际岩土体相近。

3.根据权利要求1所述的一种岩土颗粒破坏局部化识别方法，其特征在于：所述的步骤2中，颗粒接触变形指标考虑了颗粒平移和旋转运动及接触的持续变形，具体计算过程是：

式中，接触点A发生接触变形后的坐标为(x_A、y_A)，接触点B发生接触变形后的坐标为(x_B、y_B),r_m为颗粒m的半径，r_n为颗粒n的半径，颗粒m初始接触状态的圆心坐标为(x_m、y_m)，颗粒n初始接触状态的圆心坐标为(x_n、y_n)，颗粒m发生接触变形后的圆心坐标为(x’_m、y’_m)，颗粒n发生接触变形后的圆心坐标为(x’_n、y’_n)；λ_m为初始接触状态时接触点A所在颗粒半径与水平面的夹角，逆时针方向为正；λ_n为初始接触状态时接触点B所在颗粒半径与水平面的夹角；l_AB为发生接触变形时，两接触点A、B的相对位移；ω_m、ω_n分别为接触变形发生时接触点A、B所在的相应颗粒半径相对水平方向变化的角度；v_m,i和v_n,i分别为第i时步颗粒m和n的角速度，Δt_i为第i时步的时间。

4.根据权利要求1所述的一种岩土颗粒破坏局部化识别方法，其特征在于：所述的步骤3中，颗粒接触变形指标阈值ξ_thr的具体确定方法为：

构造曲线N_ξ/N_tot-ξ，N_ξ/N_tot随着ξ的增大而减小，而当发生破坏局部化时N_ξ′/N_tot-ξ曲线呈现明显的曲率最大点，该点之前颗粒接触变形很小，而该点之后接触变形相对较大，将该点对应的颗粒接触变形指标定义为阈值ξ_thr。

5.根据权利要求1所述的一种岩土颗粒破坏局部化识别方法，其特征在于：所述的步骤4中，线段的长短代表变形大小。

6.根据权利要求1所述的一种岩土颗粒破坏局部化识别方法，其特征在于：该方法能用于识别岩土工程的灾变性破坏，包括地下硐室开挖围岩破裂、滑坡滑动面或破裂带。