[发明专利]一种热-力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法

权利要求书

1.一种热-力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法，其特征在于，所述岩石统计损伤计算方法包括以下步骤：

S1：定义损伤参数D_(T,β)，所述损伤参数D_(T,β)用于表征温度和层理角度对岩石受力性能的影响；

S2：定义用于表征载荷对岩石受力性能的影响的连续损伤变量D，建立在力的作用下岩石损伤的本构关系，以表征力对岩石受力性能的影响；

S3、引入修正系数，并得到温度和层理角度作用下岩石应力-应变的轴向应力-应变关系；

S4、建立热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型，以表征热-力耦合条件共同作用对岩石受力性能的影响，进而确定岩石在三轴高温-渗流耦合力试验条件下的应力-应变关系，所述应力-应变关系即岩石统计损伤关系。

2.如权利要求1所述的一种热-力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法，其特征在于，所述S1具体如下：

S11：定义用来表征在温度和层理角度E_(T,β)作用下，岩石的损伤参数D_(T,β)为：

式中：E_(T,β)为温度T、层理角度β岩样的弹性模量；E_(20℃,0°)为常温20℃、层理角度0°板岩的弹性模量；

S12：假设岩石材料微元体强度k服从Weibull分布，其概率密度函数f(k)可表示为：

式中：m代表不同温度下岩石的均匀性参数，K代表不同温度下岩石的强度特性参数，k代表岩石微元体强度；

由概率密度函数f(k)可得不同温度下岩石的强度特性参数K；

S13：表征温度和层理角度对岩石损伤参数D_(T,β)的影响公式如下：

式中：m₀为常温20℃、层理角度为0°板岩的岩石的均匀性参数，K₀为常温20℃、层理角度为0°板岩的岩石的强度特性参数。

3.如权利要求2所述的一种热-力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法，其特征在于，所述S2具体如下：

S21、构建发生破裂的微元体数量模型N_F，发生破裂的微元体数量模型N_F为：

式中：N代表总体岩石微元体数量，f(x)代表Weibull的分布函数；

S22、定义用来表征在力的作用下，岩石的连续损伤变量D为：

S23、根据应力不变量表示的各向异性岩石的非线性强度准则f(σ)对微元体数量模型N_F进行修正，得到：

式中：分别为有效应力下的最大主应力和最小主应力；B_β为各向异性系数；α_i为强度参数；β为岩石试件的层理角度，σ_cβ为不同角度β板岩的单轴抗压强度；

S24、根据各向异性系数B_β随单轴抗压强度σ_cβ的变化规律对微元体数量模型N_F进行修正，得到：

式中：σ_tβ为不同角度β板岩的抗拉强度；

S25、给定各向异性岩石的经验非线性强度准则作为岩石微元体破坏参数，即：

f(σ)＝k (8)

S26、综合各向异性系数B_β和各向异性岩石的非线性强度准则f(σ)构建连续损伤变量D，构建连续损伤变量D具体为：

4.如权利要求3所述的一种热-力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法，其特征在于，所述S2还包括：

S27、构建荷载统计损伤值D(σ,T,β)，构建荷载统计损伤值D(σ,T,β)具体为：

式中：D(σ,T,β)为考虑温度与各向异性效应板岩的荷载统计损伤值；σ_D为起裂应力。