[发明专利]一种真三轴伺服加载状态下的岩体破裂模拟方法及系统

权利要求书

1.一种真三轴伺服加载状态下的岩体破裂模拟方法，其特征在于，包括：

获取试件的三维实体模型；

根据设定的颗粒级配及目标孔隙率，对所述三维实体模型进行颗粒填充，得到由离散元颗粒表示的颗粒试件模型；

获取岩石样品的离散元微观参数取值，施加到所述颗粒试件模型；

基于真三轴伺服加载程序对颗粒试件模型的周围进行应力的预加载，使得围压达到设定值；

在保持围压稳定的前提下，逐步施加水压力，对裂隙起裂、扩展、贯穿过程进行数值模拟；

对裂隙起裂、扩展、贯穿过程进行数值模拟包括：

在保持围压稳定的前提下，根据设定的初始水压力对颗粒模型试件开始施加水压力，并按照设定的水压力增长幅度和时间步长逐步增加水压力；

在每一个时间步中，基于三维离散元水力劈裂算法对颗粒模型试件的平衡状态进行计算，遍历颗粒间键断裂情况，并在新生裂纹面上跟踪施加水压力，当断裂位置位于试件边界时，模拟结束；

在每一个时间步中，具体执行以下计算：

(1)进行颗粒基础碰撞力计算，以及存在Bond键时的颗粒受力计算；

(2)判断Bond键的状态，如果存在Bond键断裂，判断断裂位置是否位于试件的边界，若是，模拟结束；若否，进入步骤(3)；如果Bond键完整，进入步骤(4)；

(3)进行颗粒等效水压力计算；

(4)根据颗粒合力计算加速度，进而计算颗粒速度和颗粒位移，并基于颗粒位移更新颗粒的位置；

(5)遍历Bond键的断裂情况，在下一时间步开始时在新生裂纹面上施加水压力，返回步骤(1)。

2.如权利要求1所述的一种真三轴伺服加载状态下的岩体破裂模拟方法，其特征在于，颗粒试件模型生成方法包括：

对三维实体模型进行网格划分；

根据网格节点信息及目标颗粒大小生成颗粒离散元模型；其中，颗粒粒径分布服从正态分布。

3.如权利要求1所述的一种真三轴伺服加载状态下的岩体破裂模拟方法，其特征在于，岩石样品的离散元微观参数取值获取方法包括：

基于室内试验研究获取岩石样品的物理力学参数；

对岩石的物理力学性质进行参数标定，得到离散元微观参数取值。

4.如权利要求1所述的一种真三轴伺服加载状态下的岩体破裂模拟方法，其特征在于，若步骤(2)中判定为模拟结束，则自当前时间步，逐步减小等效水压力的值，直到等效水压力减小为零，完成数值模拟试验。

5.如权利要求1所述的一种真三轴伺服加载状态下的岩体破裂模拟方法，其特征在于，颗粒受力包括颗粒间的法向接触力和法向阻尼力、颗粒间的切向接触力和切向阻尼力、颗粒间的滚动摩擦、颗粒间键的作用力和扭矩，以及颗粒自身的重力。