[发明专利]一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法

权利要求书

1.一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤，

获取节理试样节理表面二维轮廓线；

获取节理表面形貌离散处理图像及节理表面二维轮廓线的坐标数据矩阵；

对节理表面二维轮廓线的坐标数据矩阵进行处理获取节理宏观起伏度坐标数据矩阵，基于节理宏观起伏度坐标数据矩阵绘制成图获取节理宏观起伏度特征；

将节理表面二维轮廓线的坐标数据矩阵减去节理宏观起伏度坐标数据矩阵，获取节理细观粗糙度特征；

获取节理峰值剪胀角i_p与节理宏观起伏度特征及节理细观粗糙度特征的关系：

其中，C₁表征为节理宏观起伏度特征分量参数，C₂表征为节理细观粗糙度特征分量参数；表征为描述法向应力σ_n与节理细观粗糙特征对剪胀贡献程度的关系函数，σ_t表征为岩石抗拉强度；

将节理峰值剪胀角i_p代入经典Patton强度模型中，获取考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型：

其中，为节理基本内摩擦角。

2.根据权利要求1所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，所述步骤将节理峰值剪胀角i_p代入经典Patton强度模型中，获取考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型之后，还包括，

将节理表面二维轮廓线的预设段导入至PFC软件的黏结颗粒节理模型中，建立数值试验模型，验证得到的考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的有效性。

3.根据权利要求1或2所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，所述步骤获取节理峰值剪胀角i_p与节理宏观起伏度特征及节理细观粗糙度特征的关系：中C₁＝SD_i，SD_i表征为起伏度标准差，C₂＝tan^-1(Z₂)，tan^-1(Z₂)表征为坡度均方根对应正切角。

4.根据权利要求3所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于：所述步骤将节理峰值剪胀角i_p代入经典Patton强度模型中，获取考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型中的考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型

5.根据权利要求4所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，所述步骤获取节理峰值剪胀角i_p与节理宏观起伏度特征及节理细观粗糙度特征的关系之后，还包括，

根据Barton的十条典型轮廓线数值剪切试验结果，得到节理峰值剪胀角i_p表达式为：则考虑节理宏细观形貌的剪切强度公式可变换为：

6.根据权利要求5所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于：当岩石抗拉强度σ_t＝2时，

7.根据权利要求5所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，所述步骤根据Barton的十条典型轮廓线数值剪切试验结果，得到节理峰值剪胀角i_p表达式的方法，具体操作包括：

根据Barton的十条典型轮廓线数值剪切试验结果，得到峰值剪胀角i_p与法向应力σ_n之间的指数关系；

根据不同节理的形貌参数值以及不同法向应力下的峰值剪胀角，得到多组数据满足公式的关系模型，经回归拟合，得到公式为：

其中，A₁、t₁、y₀均为系数参数。