一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法与流程

本发明涉及岩体工程计算领域，尤其涉及一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法。

背景技术：

1、近年来，我国的交通、水利、采矿等诸多领域的岩体工程建设方兴未艾，例如边坡、水电厂房、隧道、地基等。岩体是完整岩石和结构面组成的地质结构体，存在着大量的断层、节理以及软弱夹层等。由于地质体所处环境复杂性，与一般的介质相比，岩体具有非均质性和时间效应，且受到环境疲劳作用，岩体工程稳定性问题日益突出，因此，研究考虑流变和疲劳作用的岩体稳定性计算方法具有重要意义，对于保证复杂环境下岩体工程的建设运营安全具有重要的指导性作用。

2、目前对于岩体工程的稳定性计算一般采用理想弹塑性的宏观计算模型，传统岩体稳定性计算方法中，采用线性强度准则的本构模型，无法反映岩体强度的非线性特征；其将各个地层看成均质的材料赋计算参数，采用宏观计算无法反映岩体介质的非均质性；采用元件组合的流变模型，无法反映荷载、时效和疲劳综合作用下岩体劣化的本质，以及对应的稳定性变化。对于综合考虑流变和疲劳作用的岩体稳定性存在较大的误差。

技术实现思路

0、
技术实现要素：
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1、本发明提供一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，以克服上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，包括如下步骤：

4、s1：将岩石划分为若干基元v，以获取所述基元的力学参数；

5、所述基元的力学参数包括反映岩体特征的经验参数mb、岩体破碎及完整程度参数s、岩体质量参数a和损伤前的弹性模量e0；

6、s2：根据所述基元的力学参数，获取所述基元的hoek-brown弹塑性损伤模型；

7、s3：获取基元的时效损伤变量d(t)；

8、s4：获取基元的疲劳损伤变量dr；

9、s5：根据荷载损伤变量dm、所述时效损伤变量d(t)和所述疲劳损伤变量dr，获取耦合损伤变量dc：

10、s6：根据所述基元的hoek-brown弹塑性损伤模型和所述耦合损伤变量，获取tm+1时间步下的名义应力张量σ'm+1；

11、s7：根据第tm+1时间步下的名义应力张量σ'm+1，获取第tm+1时间步下的耦合损伤变量值。

12、有益效果：本发明的一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，针对岩体强度的非线性和细观的非均匀性特点，将岩石划分为若干基元，获取能够反映岩体特征的经验参数、岩体破碎及完整程度参数、岩体质量参数和损伤前的弹性模量；并根据这些参数建立hoek-brown弹塑性损伤模型，然后基于岩体的时间效应特点，获取基元的时效损伤变量，并结合疲劳损伤变量和载荷损伤变量得到基元的耦合损伤变量，最终得到随时间变化的耦合损伤变量的值，实现流变效应和疲劳效应作用下非均质性岩体随着时间的稳定性计算。

技术特征：

1.一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，其特征在于，所述s1中，基元的力学参数获取方法如下：

3.根据权利要求1所述的一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，其特征在于，所述s2中，所述基元的hoek-brown弹塑性损伤模型获取如下：

4.根据权利要求1所述的一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，其特征在于，所述s3中，获取基元的时效损伤变量d(t)方法如下；

5.根据权利要求1所述的一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，其特征在于，所述s4中，基元的疲劳损伤变量dr获取如下：

6.根据权利要求1所述的一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，其特征在于，所述s5中，

7.根据权利要求1所述的一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，其特征在于，所述s6中，获取tm+1时间步下的名义应力张量σ'm+1的方法如下：

技术总结
本发明提供一种考虑疲劳和时间效应的岩体稳定性计算方法，包括：将岩石划分为若干基元，以获取基元的力学参数；根获取所述基元的Hoek‑Brown弹塑性损伤模型；获取基元的时效损伤变量；获取基元的疲劳损伤变量；获取耦合损伤变量：获取t<subgt;m+1</subgt;时间步下的名义应力张量σ'<subgt;m+1</subgt;；获取第t<subgt;m+1</subgt;时间步下的耦合损伤变量值；对岩石的稳定性进行分析。本发明针对岩体强度的非线性和细观的非均匀性特点，建立Hoek‑Brown弹塑性损伤模型，基于岩体的时间效应特点，并结合疲劳损伤变量和载荷损伤变量得到基元的耦合损伤变量，最终得到随时间变化的耦合损伤变量的值，实现流变效应和疲劳效应作用下非均质性岩体随着时间的稳定性计算。

技术研发人员：姜涛,詹涛,姜谙男,吴招锋,陈登开,姚元,万友生,单生彪,叶帅
受保护的技术使用者：南昌轨道交通集团有限公司地铁项目管理分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13