【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩石力学与工程，具体涉及一种各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法。
技术介绍
1、愈多的岩石工程逐渐向边坡岩体内部发展，由于原生地质构造的复杂性，考虑不同层理倾角这一关键地质因素，对研究岩石工程的长期稳定性具有重要意义。在边坡岩体工程建设开挖过程中，工程开挖扰动、卸荷松弛、卸荷岩石结构演化等物理力学作用促进了岩体裂隙的衍生及贯通，内部结构演化逐渐加剧，层状岩体的承载能力大幅下降。随时间的累积推移，岩体变形不断发展，最终会导致岩体的失稳和坍塌。因此，研究层状岩石的各向异性蠕变力学特性及考虑不同层理倾角对岩体蠕变变形破坏的影响变得愈发重要。
2、相关学者针对不同层理倾角岩石的各向异性、岩石卸荷蠕变以及蠕变本构模型展开了多方面的研究。如文献“deng hua-feng, wang wei, li jian-lin, et al.experimental study on anisotropic characteristics of bedded sandstone [j].chinese journal of rock mechanics and engineering, 2018, 37(1): 112-120.”对层理弱面显著的层状体砂岩进行了三轴压缩试验，分析岩石各向异性力学特性、抗剪强度及破坏模式的影响效应和机制。如文献“徐卫亚, 杨圣奇, 谢守益.绿片岩三轴流变力学特性的研究[j].岩土力学，2005, 26(4): 531–537.”对锦屏i级水电站坝基绿片岩进行了恒围压、分级加轴压的三轴压缩蠕变试
3、现有申请号为202311429609.6的中国专利公开了一种不同层理倾角炭质板岩非线性损伤蠕变模型的构建方法，该方案侧重于改进现有的nishihara模型，引入弹塑性层状损伤元件和非线性粘性损伤元件，强调模型的非线性损伤特性。该方案具体元件由理想黏塑性体（一副摩擦片和一个阻尼器并联而成）、开尔文体（一个胡克体和一个牛顿体并联而成）、弹塑性层状损伤元件和非线性粘性损伤元件组成，旨在克服现有模型无法描述加速蠕变的问题，其应用领域主要侧重于隧道工程。
4、综上可以看出，上述研究成果为岩石各向异性力学特性分析、卸荷蠕变力学以及本构模型分析奠定了良好基础，但相关研究主要针对单因素分析，较少分析不同层理倾角岩石各向异性的卸荷蠕变变形特征与本构模型，而传统单一的弹-黏-塑模型均未考虑层理倾角与应变软化在蠕变变形过程中的影响，因此无法实现对于不同层理倾角层状岩石蠕变三阶段过程的准确预测与描述。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法解决了现有技术无法实现对于不同层理倾角层状岩石蠕变三阶段过程的准确预测与描述的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、提供一种各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其包括以下步骤：
4、s1、针对岩石加速蠕变过程建立考虑时效特性的应变软化模型；
5、s2、在考虑时效特性的应变软化模型中引入一个含有层理倾角因子的塑性体b&d元件，建立考虑不同层理倾角各向异性特征与时效应变软化双机制的一维蠕变损伤本构模型，并获取对应的一维蠕变损伤本构模型对应的本构方程；
6、s3、根据弹塑性力学理论，将一维蠕变损伤本构模型对应的本构方程扩展到三维，得到三维蠕变损伤本构模型对应的本构方程；
7、s4、将三维蠕变损伤本构模型对应的本构方程联合球应变张量，得到三维轴向蠕变方程，即得到各向异性岩石蠕变损伤应变。
8、进一步地，考虑时效特性的应变软化模型的建立方法为：
9、将一个burgers模型元件和一个stain-softening应变软化元件进行串联，得到考虑时效特性的应变软化模型；考虑时效特性的应变软化模型的表达式为：
10、
11、其中为考虑时效特性的应变软化模型的总应变；为应力；为马克斯韦尔体的弹性模量；为马克斯韦尔体的黏滞系数；为开尔文体的黏弹性模量；为开尔文体的黏滞系数；t为总时间；表示以自然常数e为底的指数；为考虑时效特性的应变软化模型的塑性应变。
12、进一步地，步骤s2中含有层理倾角因子的塑性体b&d元件的面积为，受损伤部分面积为，未受损伤部分面积为，受损伤部分与未受损伤部分为并联状态；在应力加载过程中，当受损伤部分不产生作业时，含有层理倾角因子的塑性体b&d元件为弹性元件，未受损伤部分满足hookean定律；含有层理倾角因子的塑性体b&d元件的蠕变本构方程表达式为：
13、
14、其中和均表示含有层理倾角因子的塑性体b&d元件的塑性应变；表示含有层理倾角因子的塑性体b&d元件的弹性模量；为含有层理倾角因子的塑性体b&d元件的蠕变破坏时刻；为与层理倾角相关的损伤函数；表示含有层理倾角因子的塑性体b&d元件的蠕变损伤初始时刻。
15、进一步地，步骤s2中一维蠕变损伤本构模型由马克斯威尔体、开尔文体、考虑时效特性的应变软化模型和含有层理倾角因子的塑性体b&d元件顺次串联组成；一维蠕变损伤本构模型对应的本构方程的表达式为：
16、
17、其中为一维蠕变损伤本构模型对应的本构方程的应变；表示一维蠕变损伤本构模型发生稳态蠕变的应力临界阈值。
18、进一步地，步骤s3中三维蠕变损伤本构模型对应的本构方程的表达式为：
19、
20、其中为三维蠕变损伤本构模型的应变，也即各向异性岩石蠕变损伤应变；为hooke体的剪切模量；为三维蠕变损伤本构模型的应力偏斜张量；k为三维蠕变损伤本构模型的体积模量；为三维蠕变损伤本构模型的球形应力张量；为krobecker函数；为开尔文体的黏弹性剪切模量；f为岩石的屈服函数；为表示塑性体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，考虑时效特性的应变软化模型的建立方法为：
3.根据权利要求2所述的各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，步骤S2中含有层理倾角因子的塑性体B&D元件的面积为，受损伤部分面积为，未受损伤部分面积为，受损伤部分与未受损伤部分为并联状态；在应力加载过程中，当受损伤部分不产生作业时，含有层理倾角因子的塑性体B&D元件为弹性元件，未受损伤部分满足Hookean定律；含有层理倾角因子的塑性体B&D元件的蠕变本构方程表达式为：
4.根据权利要求3所述的各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，步骤S2中一维蠕变损伤本构模型由马克斯威尔体、开尔文体、考虑时效特性的应变软化模型和含有层理倾角因子的塑性体B&D元件顺次串联组成；一维蠕变损伤本构模型对应的本构方程的表达式为：
5.根据权利要求4所述的各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，步骤S3中三维蠕变
6.根据权利要求5所述的各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，步骤S4中球应变张量为，三维轴向蠕变方程的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，考虑时效特性的应变软化模型的建立方法为：
3.根据权利要求2所述的各向异性岩石蠕变损伤应变的计算方法，其特征在于，步骤s2中含有层理倾角因子的塑性体b&d元件的面积为，受损伤部分面积为，未受损伤部分面积为，受损伤部分与未受损伤部分为并联状态；在应力加载过程中，当受损伤部分不产生作业时，含有层理倾角因子的塑性体b&d元件为弹性元件，未受损伤部分满足hookean定律；含有层理倾角因子的塑性体b&...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈国庆，贺鑫，孙祥，蒋楠，邬凯，吴学震，张凯，谭淋耘，王益腾，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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