【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿开采，具体涉及一种覆岩断裂损伤单元体耗散能计算方法。
技术介绍
1、随着矿井深度和开采强度的不断增加，围岩应力释放与转移诱发的工作面损伤以及损伤驱动下的围岩失稳致灾变得更加显著。工程岩体开挖在应力状态重分布的作用下裂断损伤往往伴随着能量的动态演化，损伤前以能量积聚为主，损伤后以能量耗散与释放为主，工程岩体失稳破坏现象是不同形式能量相互转换的结果。因此，从能量角度反演煤岩体的裂断损伤程度，更接近其破坏本质，不仅可以评估工程岩体区域稳定状态，同时可以精准判断损伤范围。
2、目前，对于煤矿开采导致的覆岩裂断损伤的表征主要通过现场实测确定覆岩导水裂隙带高度及形态，或采用数值模拟通过塑性区的范围定性分析。导水裂隙带高度及塑性区范围从不同维度分析了覆岩的塑性破坏程度，但无法涵盖覆岩微裂隙发育的弹性损伤范围，计算结果偏保守，存在一定的局限性。
技术实现思路
1、针对上述技术问题本专利技术提出一种覆岩断裂损伤单元体耗散能计算方法，所述单元体为采用flac3d进行煤层开采数值模拟时数值模型中的单元体，包括如下步骤：
2、s1：将单元体能量耗散分为应力升高区的峰后能量耗散和应力降低区卸围压状态能量耗散
3、flac3d中单元体主应力σi包含三个主应力σ1、σ2和σ3，σ1＜σ2＜σ3；采用单元体某一循环时主应力状态σit和与其相邻的下一循环时主应力状态的平均值来表征数值模型相邻循环间单元体主应力：
4、
5、s2：计算单元体
6、计算单元体在相邻循环之间的耗散能增量δwz为：
7、
8、式中，δεi为相邻循环间单元体的主应变增量；
9、计算单元体在发生塑性破坏前相邻循环间单元体积聚的能量的增量δwa为：
10、
11、式中，σ0为单元体原岩应力；
12、假设运行至第n+1循环时单元体发生塑性破坏，此时单元体积聚的能量为wa为：
13、
14、假设运行至第m循环时，单元体发生塑性破坏至完全平衡状态，则在第n+1循环至第m循环内单元体总耗散的能量wz为：
15、
16、单元体存储的塑性残余能量we为：
17、
18、式中，εi′与e′分别为单元体发生塑性破坏后的主应变及杨氏模量；
19、由此求出单元体应力升高区的耗散能wd1：
20、wd1＝wz-wa-we (7)
21、s3：计算单元体应力降低区的耗散能
22、假设数值模型运行至第v循环时单元体内部应力达到抗拉强度，达到抗拉强度前相邻循环间单元体应力降低区的耗散能增量δwd2为：
23、
24、则应力降低区的耗散能wd2为：
25、
26、s4：计算单元体总耗散能wd
27、wd＝wd1+wd2 (10)。
28、本专利技术的专利技术点为：本专利技术根据岩层移动的“黑箱”理论，以能量耗散指标定量研究覆岩采动损伤的程度和范围，将煤层直至地表的整个覆岩结构视为一个系统，不再考虑覆岩裂断损伤的内部运动及破坏过程，只分析能量耗散区的空间形态及破坏最终状态，建立了覆岩断裂损伤单元体耗散能计算方法，为确定覆岩断裂损伤范围提供依据(应用于flac3d)，涵盖覆岩微裂隙发育的弹性损伤范围，提高了计算精度。
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1.一种覆岩断裂损伤单元体耗散能计算方法，所述单元体为采用FLAC3D进行煤层开采数值模拟时数值模型中的单元体，其特征在于，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种覆岩断裂损伤单元体耗散能计算方法，所述单元体为采用flac3d...
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