[发明专利]模拟双组节理岩体力学行为的方法、装置、介质及设备

说明书

公开了一种模拟双组节理岩体力学行为的方法、装置、介质及设备，属于岩石力学数值模拟技术领域。该方法包括：获取待模拟岩石工程结构的几何模型；进行块体切割，使相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，构成非连续变形分析块体的接触边界；进行模型化处理，得到非连续变形分析块体内包含的双组斜交节理，使得非连续变形分析块体内包含的双组斜交节理为cm级尺度；进行数学模拟，获取非连续变形分析块体的刚度矩阵；求解和分析，得到与非连续变形分析块体相对应的力学行为参数。该装置、介质及设备能够用于实现该方法。其建立连续‑非连续耦合的双尺度模型，从而可以实现对双组节理岩体更为精确和高效的模拟。

技术领域

本发明涉及的岩石力学数值模拟技术领域，特别是涉及模拟双组节理岩体力学行为的方法、装置、介质及设备。

背景技术

工程岩体的变形、强度和稳定性受岩体结构控制。节理导致岩体的变形和强度特性呈现显著的各向异性特征，而且是影响工程结构变形和稳定性的控制性因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种模拟双组节理岩体力学行为的方法、装置、介质及设备，其采用非连续变形分析的框架下实现COSSERAT介质力学模型，建立连续-非连续耦合的双尺度模型，从而可以实现对双组节理岩体更为精确和高效的模拟，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的模拟双组节理岩体力学行为的方法的技术方案如下：

本发明提供的模拟双组节理岩体力学行为的方法包括以下步骤：

获取待模拟岩石工程结构的几何模型；

针对所述待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，所述非连续变形分析块体的节理构成所述非连续变形分析块体的接触边界；

针对每个所述每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到所述非连续变形分析块体内包含的双组斜交节理，使得所述非连续变形分析块体内包含的双组斜交节理为cm级尺度；

针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级双组斜交节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵；

根据所述非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与所述非连续变形分析块体相对应的力学行为参数。

本发明提供的模拟双组节理岩体力学行为的方法还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述针对所述待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，所述非连续变形分析块体的节理构成所述非连续变形分析块体的接触边界的步骤过程中，所述切割的方法为“显式”块体切割方法。

作为优选，所述针对每个所述每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到所述非连续变形分析块体内包含的双组斜交节理，使得所述非连续变形分析块体内包含的双组斜交节理为cm级尺度的步骤过程中，所述模型化处理采用的模型为非约束转动的COSSERAT介质模型，所述模型化处理的方法为采用非约束转动的COSSERAT介质模型以宏观等效的方式进行“隐式”模拟；

其中，采用非约束转动的COSSERAT介质模型以宏观等效的方式进行“隐式”模拟的步骤过程中，所述非连续变形分析块体内包含的双节理岩体满足的条件包括：双组节理岩体视为由完整岩石和分割岩体的节理周期性重复所形成的复合结构体；岩石层为均质和各向同性；节理组内的节理平直且平行发育，并具有相同的力学特性；节理组内的节理间距相等；变形与曲率都是无限小。

作为优选，所述针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级双组斜交节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵具体包括以下步骤：