中国科学院武汉岩土力学研究所;中铁第四勘察设计院集团有限公司周永强获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院武汉岩土力学研究所;中铁第四勘察设计院集团有限公司申请的专利一种岩体节理单元力学参数的取值方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116465732B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310338475.0,技术领域涉及:G01N3/08;该发明授权一种岩体节理单元力学参数的取值方法及系统是由周永强;丁海锋;肖明清;付晓东;薛光桥;盛谦;陈健;徐晨;杨剑;吴佳明;谢壁婷设计研发完成,并于2023-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种岩体节理单元力学参数的取值方法及系统在说明书摘要公布了:本发明属于岩土力学技术领域,并具体公开了一种岩体节理单元力学参数的取值方法及系统。所述方法包括:基于室内岩石基本力学试验,获取完整岩石的宏观力学参数;根据岩体质量分级标准对工程岩体进行岩体等级划分,获取等效岩体力学参数;根据Mohr‑Coulomb准则和关联流动法则,推导节理单元的弹塑性刚度矩阵;根据均匀化理论、极限应变理论,计算节理单元力学参数,并验证节理单元力学参数的合理性。本发明基于等效连续模型的思想,把结构面处理成有一定厚度的软弱夹层,将岩体划分为弹性的岩石单元和弹塑性的节理单元,通过对整个节理岩体单元的分析,综合得到节理单元的力学特性,既能满足工程计算精度,又便于直接应用室内试验测试数据。
本发明授权一种岩体节理单元力学参数的取值方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种岩体节理单元力学参数的取值方法,其特征在于,包括以下步骤: S1基于室内岩石基本力学试验,获取完整岩石力学参数; S2根据岩体质量分级标准对工程岩体进行岩体等级划分,获取等效岩体力学参数; S3根据Mohr-Coulomb准则和关联流动法则,推导节理单元的弹塑性刚度矩阵; S4根据均匀化理论,代入完整岩石力学参数、等效岩体力学参数以及节理单元的弹塑性刚度矩阵计算节理单元强度参数,同时,基于极限应变理论以及等效岩体力学参数计算等效岩体极限应变; S5根据所述等效岩体极限应变、节理单元强度参数计算节理单元断裂能,并以此确定节理单元力学参数; 步骤S3包括以下步骤: S31构建屈服函数f和第一材料参数mκ与第二材料参数σcκ表达式,选择Mohr-Coulomb准则作为节理单元的屈服准则,构建屈服函数: fσ1,σ3,κ=mκσ1-σ3-σcκ=0 式中,σ1和σ3分别是材料的最大主应力和最小主应力,内变量κ表征材料的硬化程度; S32构建节理单元的弹塑性刚度矩阵,其中,塑性变形采用与屈服面相关联的流动法则,所述节理单元的弹塑性刚度矩阵[Kep]的计算模型如下: 式中,[Ke]为节理单元的弹性刚度矩阵,R为硬化模量,σ为节理单元应力的矢量表示; 步骤S4包括以下步骤: S41求解节理单元刚度:根据连续介质的刚度等效原则,求解节理单元的法向刚度KN和切向刚度KS; S42求解节理单元抗拉强度和抗剪强度:根据均匀化理论要求,节理单元和等效岩体单元的屈服点保持一致,构建节理单元的抗拉强度ft、初始粘聚力c0和初始内摩擦力的计算公式。
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