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龙图腾网获悉徐州工程学院申请的专利采动岩层应力演化数值反演及应力路径等效转换方法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：CN114925524B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-06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：202210553530.3，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权采动岩层应力演化数值反演及应力路径等效转换方法是由郭金帅;朱炯;宗德媛;马仁伟;温小非设计研发完成，并于2022-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本采动岩层应力演化数值反演及应力路径等效转换方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种采动岩层应力演化数值反演及应力路径等效转换方法，属煤炭开采技术领域。首先建立相应数值模型并设置监测点；然后反演煤层开挖、顶板垮落、矸石堆积等动态过程，获得煤层开采全过程中顶板、底板应力演化规律，顶板垂直和水平应力整体呈现相反的变化规律，而底板垂直和水平应力则呈现相同的变化规律；根据垂直、水平应力同步变化规律，总结得到采动顶、底板应力路径特征：最后通过等效转换方法将垂直应力和水平应力等效为轴压和围压，将顶、底板应力演化过程等效转换为三轴加卸载应力路径。充分体现了煤层开采全过程中顶板、底板的应力演化规律，将采动应力演化等效转换为实验室加、卸载应力路径，能够更好的指导现场工程实践。

本发明授权采动岩层应力演化数值反演及应力路径等效转换方法在权利要求书中公布了：1.一种采动岩层应力演化数值反演及应力路径等效转换方法，其特征在于： 步骤具体为： 步骤一、对待模拟区域的现场钻探获得地层煤岩样，进行力学性质测试，获得煤层及顶板、底板岩层基础力学参数，根据实际地质条件，利用FLAC3D建立地质模型，在地质模型的顶板、底板不同层位设置多个监测点，地质模型煤层的地层由多个基本单元组成； 步骤二、对地质模型煤层的模拟开挖，模拟开挖策略根据需要设定为每开挖a米计算b时步之后执行顶板垮落程序；即通过开挖策略遍历地质模型中各地层的所有组成基本单元，获取每个基本单元的体积应变εv和主应力，计算出每个基本单元的损伤值；当损伤值大于预设的临界损伤值DL时，认为该基本单元已经发生破坏，在将该基本单元材料模型替换为空模型null，并将其定义为顶板垮落带Cavegroup；以此类推，对地质模型中所有基本单元完成判断； 执行顶板垮落程序的具体步骤为： 通过连续性介质数值软件，使用内置的fish语言编制实现： a1、通过fish语言编制算法遍历地质模型中的所有基本单元，获取每个基本单元的编号id、坐标x,y,z、主应力σ1、σ2、σ3、体积应变εv，σ1等效成垂直应力，σ2、σ3等效成水平应力； a2、利用获取的主应力σ1、σ2、σ3、体积应变εv计算每个基本单元的损伤程度D； ； 利用下式计算步骤a3中的临界垮落阈值DL： 式中：εVe、εVp分别表示弹性体应变和塑性体应变，E表示弹性模量，v表示泊松比，σr、σf分别表示残余强度和峰值强度; a3、当基本单元损伤程度D大于或等于预设的临界垮落阈值DL时，认为该基本单元已经发生破坏，将该基本单元的材料模型替换为null模型，即模拟顶板岩层发生垮落，并将该单元定义为Cavegroup；如果损伤程度D小于临界垮落阈值DL时，认为该单元还未发生破坏，不进行任何处理； a4、对所有基本单元循环进行上述a1~a3三个步骤，直至对地质模型中所有基本单元完成判断； 步骤三、进行采空区接顶判断：计算获得所有垮落Cavegroup的基本单元坐标x，y处垮落带最大高度的z轴坐标Zmax，减去煤层底板的z轴坐标Zmin，获得垮落带岩层厚度∑hi，垮落带岩层厚度∑hi乘以岩层的碎胀系数B得到垮落岩石的堆积高度hc；比较垮落带高度hk和堆积高度hc，当hc≥hk时，表示此时采空区垮落带顶板垮落的岩石已经能够对顶板形成压实支承，此时将实现支承的顶板垮落带替换为双屈服DoubleYield模型，将其定义为Fillgroup；若hchk，说明垮落矸石还未对顶板形成支承，不进行任何操作；每次循环计算b时步后重复判断采空区顶板的垮落、接顶、压实状态； 步骤四、进行矸石压实承载判断：首先通过试验室煤岩试样力学性能测试，获得模拟区域采集的堆积矸石密度ρ、抗拉强度σt、体积模量K基础力学参数；然后根据实际开采地质条件和采空区破碎矸石力学性质Salamon本构关系确定系数R、cap压力pc、塑性应变增量εp，将以上参数通过fish语言赋值给定义为Fillgroup的基本单元； 步骤五、继续对还未达到力学平衡的模型进行力学计算，判断地质模型最大不平衡力是否小于1-6；如果地质模型达到平衡，判断地质模型是否开挖完毕，如果没有开挖完成则继续执行下个开挖阶段，循环进行顶板垮落计算、矸石堆积计算、压实承载计算； 步骤六、完成地质模型开挖； 步骤七、收集监测获取的煤层开采全过程中布置在顶、底板不同层监测点的应力变化数据，根据收集的应力变化数据绘制垂直应力σz随着水平应力σx的演化规律，从而推导出采动顶板应力路径整体呈现正“S”形，采动底板应力路径整体呈现反“S”形； 步骤八、将地层煤岩样在三轴试验中的轴压等效成垂直应力σz，围压等效成水平应力σx，将采动顶、底板应力路径转换为试验室加、卸载应力路径，开展采动煤岩力学性能试验。

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