一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法，属于岩石弹性模量影响因素分析领域，其步骤包括：(1)数值模拟的基本条件设置；(2)含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量影响的数值方案；(3)含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量影响分析方法；(4)岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立。本发明专利技术通过设置数值模拟方案，分析了含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量的影响，建立了岩石岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型，提供了一种含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量影响分析方法，适用于岩石尺寸的变化对岩石弹性模量的影响分析。模量的影响分析。模量的影响分析。
A method for analyzing the influence of rock size with Rough Joints on elastic modulus
【技术实现步骤摘要】
一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法
[0001]本专利技术涉及一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法，特别的是本专利技术通过设置数值模拟方案，分析了含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量的影响，建立了弹性模量与岩石尺寸的数学模型，提供了一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法，属于岩石弹性模量影响因素分析领域。
技术介绍
[0002]弹性模量是岩石的力学特性之一，弹性模量存在尺寸效应。粗糙节理的存在影响了岩石的弹性模量。深入研究粗糙节理岩石弹性模量的尺寸效应对于岩体工程的稳定性具有重要的理论和工程实际意义。
[0003]学者们从不同角度研究了岩石弹性模量的尺寸效应。有些学者通过室内试验从高应变率、高径比等方面研究了弹性模量的尺寸效应。如Xie等为了得到试件尺寸对裂隙岩石损伤破坏的影响规律，开展了不同试件的单轴压缩试验。Ping等研究了高应变率下岩石力学性质的尺寸效应，得到了试件长度的大小会影响动态弹性模量的规律。Liu等研究了黄砂岩在小粒径效应下的力学特性，讨论了岩石在小尺寸效应下的弹性模量规律。Wang等探究了岩石加载过程中力学的尺寸效应影响，得到了弹性模量随高径比的增加而增加的规律。Lv等通过对红层软岩的不同高径比试样进行单轴压缩试验，研究了该类软岩弹性模量的尺寸效应。有些学者通过数值模拟的方法研究弹性模量的变化规律。如Zhang使用PFC2D软件研究了不同高直径比对岩石力学的影响，得到了随着高径比K的增加岩石弹性模量逐渐增大的规律。Meng等通过建立SRM模型，得到了弹性模量具有明显的尺寸效应。Ren等通过量纲分析和数值模拟相结合的方式计算得到了参数Em。Zhang等探讨了土石混合体的变形性能随岩石尺寸的变化规律。以上都是围绕岩石弹性模量的尺寸效应展开的研究。但是岩石中粗糙节理的存在会影响岩石的弹性模量。很少有学者考虑到粗糙节理对岩石弹性模量的尺寸效应影响，也没有得到岩石弹性模量与节理粗糙度的尺寸效应的关系。相同尺寸的岩石，在其它岩石条件都相同的情况下，也会由于内部存在的节理粗糙度的不同，造成岩石弹性模量明显的不同，在这方面，国内外学者研究的还相对较少。在另一方面，在相同节理粗糙度，不同尺寸的岩石的工况下，其岩石弹性模量也会表现出明显的区别，在这方面，国内外学者研究的也相对较少。综合起来这两个方面，当节理粗糙度和岩石的尺寸同时发生变化时，对岩石弹性模量的尺寸效应产生的影响，还尚未有人研究，尤其是尚未建立含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的数学模型。
[0004]因此，含粗糙节理的岩石尺寸的变化，会对岩石弹性模量的尺寸效应产生怎样的影响，两者之间具有怎样的数学关系情况，又该采用怎样的分析方法来研究这种含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量的影响，是亟待解决的问题。而提出一种含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量的影响分析方法，将具有非常重要的科学和研究意义，通过这一分析方法，可以建立起岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型，得到含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量的影响规律。
[0005]鉴于此，本专利技术提出了一种含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量影响分析方法。
技术实现思路
[0006]为了实现含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响的分析，本专利技术提供了一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法。本专利技术通过设置数值模拟方案，分析了含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量的影响，建立了含粗糙节理的弹性模量与岩石尺寸的数学模型，提供了一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下的技术方案：
[0008]一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)数值模拟的基本条件设置；
[0010](2)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响的数值方案；
[0011](3)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法；
[0012](4)岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立。
[0013]进一步，所述步骤(4)中，岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立的过程如下：
[0014]4.1：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型的提出，过程如下：
[0015]4.1.1：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，分析关系公式符合的函数类型，提出岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型；
[0016]4.1.2：提出的岩石弹性模量与岩石尺寸的数学模型中包含待定的参数；
[0017]4.2：参数的求解方法，过程如下：
[0018]4.2.1：参数的取值与节理粗糙度有关；
[0019]4.2.2：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，求解出每个节理粗糙度对应的参数；
[0020]4.2.3：以节理粗糙度为横坐标，以参数为纵坐标，绘制出参数与节理粗糙度的散点图；
[0021]4.2.4：根据散点图，拟合出参数与节理粗糙度的关系公式，得到参数与节理粗糙度的数学模型；
[0022]4.3：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型的建立，过程如下：
[0023]4.3.1：将参数与节理粗糙度的数学模型代入到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型中；
[0024]4.3.2：得到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型公式。
[0025]进一步，所述步骤(3)中，含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量影响分析方法的过程如下：
[0026]3.1：含粗糙节理的岩石尺寸的单轴压缩数值模拟的应力—应变曲线分析，过程如下：
[0027]3.1.1：对每个模拟方案，输出模拟方案中每个工况的数值模拟结果，绘制出每个工况的应力—应变曲线，并将每个模拟方案中的所有工况的应力—应变曲线绘制到同一坐标系下，得到含粗糙节理的岩石尺寸的应力—应变曲线汇总图；
[0028]3.1.2：根据每个模拟方案中含粗糙节理的岩石尺寸的应力—应变曲线汇总图，选取曲线上线弹性阶段的应力值和应变值，求解出每个模拟方案对应的岩石弹性模量，分析含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量的影响规律；
[0029]3.2：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的关系拟合方法，过程如下：
[0030]3.2.1：绘制出每个模拟方案中，岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的散点图，并根据散点图，绘制出岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的拟合曲线，得到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的关系公式；
[0031]3.2.2：得到含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式。
[0032]进一步，所述步骤(2)中，含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量影响的数值方案的过程如下：
[0033]2.1：数值方案1：设置节理粗糙度为J1，设置岩石尺寸为l1×
l1、l2×
l2、l3×
l3、l4×
l4、l5×
l5、l6×...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)数值模拟的基本条件设置；(2)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响的数值方案；(3)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法；(4)岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立。2.如权利要求1所述的一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述步骤(4)中，岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立的过程如下：4.1：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型的提出，过程如下：4.1.1：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，分析关系公式符合的函数类型，提出岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型；4.1.2：提出的岩石弹性模量与岩石尺寸的数学模型中包含待定的参数；4.2：参数的求解方法，过程如下：4.2.1：参数的取值与节理粗糙度有关；4.2.2：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，求解出每个节理粗糙度对应的参数；4.2.3：以节理粗糙度为横坐标，以参数为纵坐标，绘制出参数与节理粗糙度的散点图；4.2.4：根据散点图，拟合出参数与节理粗糙度的关系公式，得到参数与节理粗糙度的数学模型；4.3：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型的建立，过程如下：4.3.1：将参数与节理粗糙度的数学模型代入到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型中；4.3.2：得到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型公式。3.如权利要求1所述的一种含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中，含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法的过程如下：3.1：含粗糙节理的岩石尺寸的单轴压缩数值模拟的应力—应变曲线分析，过程如下：3.1.1：对每个模拟方案，输出模拟方案中每个工况的数值模拟结果，绘制出每个工况的应力—应变曲线，并将每个模拟方案中的所有工况的应力—应变曲线绘制到同一坐标系下，得到含粗糙节理的岩石尺寸的应力—应变曲线汇总图；3.1.2：根据每个模拟方案中含粗糙节理的岩石尺寸的应力—应变曲线汇总图，选取曲线上线弹性阶段的应力值和应变值，求解出每个模拟方案对应的岩石弹性模量，分析含粗糙节理的岩石尺寸对岩石弹性模量的影响规律；3.2：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的关系拟合方法，过程如下：3.2.1：绘制出每个模拟方案中，岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的散点图，并根据散点图，绘制出岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的拟合曲线，得到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的关系...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡高建，冯浩然，梁文勖，李玉，
申请(专利权)人：胡高建，
类型：发明
国别省市：
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