岩石细观力学参数的标定方法及终端设备技术

本发明专利技术适用于岩石标定技术领域，提供了一种岩石细观力学参数的标定方法及终端设备。所述方法包括：确定目标岩石的宏观力学参数和颗粒粒径，根据预存的细观力学参数确定正交试验方案，根据正交试验方案和颗粒粒径确定细观力学参数数值式样模型，根据细观力学参数数值式样模型确定正交试验方案对应的试验宏观力学参数，根据试验宏观力学参数和正交试验方案中的细观力学参数建立宏观力学参数与细观力学参数的表征关系，再确定目标岩石的宏观力学参数对应的最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定。采用上述方案后，极大的降低了标定过程的计算量，构建的工程模型精度高，为实际工程的构建提供了准确的理论依据。

【技术实现步骤摘要】
岩石细观力学参数的标定方法及终端设备
本专利技术属于岩石标定
，尤其涉及一种岩石细观力学参数的标定方法及终端设备。
技术介绍
在实际工程构建时，首先需要构建实际工程模型来为构建工作人员提供构建依据，颗粒离散元方法已广泛应用于岩石力学与构建实际工程模型中，其核心思想就是将岩石视为由圆形颗粒构成的颗粒集合体,在细观层次上模拟岩石受力变形、破坏及运动状态，颗粒流模拟的精度主要取决于其细观参数的确定。但是，由于细观力学参数的物理意义不明确，无法通过直接的室内试验或者现场试验确定细观参数，因此，只能先通过室内试验确定岩石式样的宏观力学参数值，然后基于岩石式样的宏观力学参数反演出其对应的细观力学参数，此过程称为细观参数的标定，细观参数的标定通常采用常规的试错法，即通过不断改变细观参数值直到模拟值与岩石式样的试验值基本吻合，偶然性较高，理论性欠缺，计算量大，导致构建的工程模型精度低，影响实际工程的建造。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种岩石细观力学参数的标定方法及终端设备，以解决现有技术中细观参数的标定计算量大，导致构建的工程模型精度低，影响实际工程建造的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种岩石细观力学参数的标定方法，包括：确定目标岩石的宏观力学参数和颗粒粒径；根据预存的细观力学参数确定正交试验方案；根据所述正交试验方案和所述颗粒粒径确定细观力学参数数值式样模型；根据所述细观力学参数数值式样模型确定所述正交试验方案对应的试验试验宏观力学参数；根据试验宏观力学参数和正交试验方案中的细观力学参数建立宏观力学参数与细观力学参数的表征关系，利用最优化算法确定目标岩石的宏观力学参数对应的最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定。作为进一步的技术方案，所述确定目标岩石的宏观力学参数包括：根据预存的单轴压缩试验获取目标岩石的宏观力学参数的单轴抗压强度和弹性模量Et；根据预存的巴西劈裂试验获取目标岩石的宏观力学参数的抗拉强度根据预存的常规三轴压缩试验获取目标岩石的宏观力学参数的黏聚力ct和内摩擦系数tanφt。作为进一步的技术方案，所述方法还包括：根据表达式确定目标岩石的颗粒粒径d，其中，Num表示目标岩石的颗粒数目，X、Y分别表示目标岩石的最大水平截面的长和宽。作为进一步的技术方案，所述根据预存的细观力学参数确定正交试验方案包括：根据预存的平行粘结模型确定细观力学参数pbm_emod、pbm_fric、pbm_bemod、pbm_ten_m、pbm_coh_m和pbm_fa，其中，pbm_emod表示有效模量，pbm_fric表示摩擦系数；pbm_bemod表示接触有效模量，pbm_ten_m表示接触平均抗拉强度，pbm_coh_m表示接触平均黏结力，pbm_fa表示接触摩擦角；根据所述pbm_emod、所述pbm_fric、所述pbm_bemod、所述pbm_ten_m、所述pbm_coh_m和所述pbm_fa确定正交试验方案。作为进一步的技术方案，所述根据试验宏观力学参数和正交试验方案中的细观力学参数建立宏观力学参数与细观力学参数的表征关系，利用最优化算法确定目标岩石的宏观力学参数对应的最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定包括：根据预存的多元线性拟合分析方法，确定所述试验宏观力学参数和所述正交试验方案中不同细观力学参数组合的表达式：其中，aij表示待定常数，i＝1-5，j＝0-6，σc表示数值式样的单轴抗压强度，E表示数值式样的弹性模量，σt表示数值式样的抗拉强度，c表示数值式样的黏结力，表示数值式样的摩擦角；根据所述宏观力学参数和所述试验宏观力学参数确定优化目标函数：其中，δ表示优化目标函数；根据预存的非线性规划算法确定最优细观力学参数；根据所述最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定。本专利技术实施例的第二方面提供了一种岩石细观力学参数的标定装置，包括：宏观力学参数确定模块，用于确定目标岩石的宏观力学参数和颗粒粒径；正交试验方案确定模块，用于根据预存的细观力学参数确定正交试验方案；数值式样模型确定模块，用于根据所述正交试验方案和所述颗粒粒径确定细观力学参数数值式样模型；试验宏观力学参数确定模块，用于根据所述细观力学参数数值式样模型确定所述正交试验方案对应的试验宏观力学参数；目标岩石标定模块，用于根据试验宏观力学参数和正交试验方案中的细观力学参数建立宏观力学参数与细观力学参数的表征关系，利用最优化算法确定目标岩石的宏观力学参数对应的最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定。作为进一步的技术方案，所述宏观力学参数确定模块还包括：单轴抗压强度确定模块，用于根据预存的单轴压缩试验获取目标岩石的宏观力学参数的单轴抗压强度和弹性模量Et；抗拉强度确定模块，用于根据预存的巴西劈裂试验获取目标岩石的宏观力学参数的抗拉强度黏聚力确定模块，用于根据预存的常规三轴压缩试验获取目标岩石的宏观力学参数的黏聚力ct和内摩擦系数tanφt。作为进一步的技术方案，所述装置还包括：颗粒粒径确定模块，用于根据表达式确定目标岩石的颗粒粒径d，其中，Num表示目标岩石的颗粒数目，X、Y分别表示目标岩石的最大水平截面的长和宽。本专利技术实施例的第三方面提供了一种岩石细观力学参数的标定终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的方法。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的方法。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：采用上述方案后，首先确定目标岩石的宏观力学参数取和颗粒粒径，再制定细观力学参数的正交试验方案，根据不同方案的细观力学参数值及颗粒粒径生成不同的正交试验方案，再获取不同正交试验方案下试验式样的试验宏观力学参数，最后根据宏观力学参数、试验宏观力学参数和正交试验方案确定最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定，使其对应的宏观力学参数计算值尽可能接近目标岩石的试验宏观力学参数值，从而使细观参数的标定具备了坚实的理论基础，可快速准确地确定颗粒流模拟所需的细观参数，极大的降低了标定过程的计算量，构建的工程模型精度高，为实际工程的构建提供了准确的理论依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种岩石细观力学参数的标定方法的步骤流程图；图2是本专利技术另一实施例提供的一种岩石细观力学参数的标定方法的步骤流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种岩石细观力学参数的标定装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种岩石细观力学参数的标定终端设备的示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石细观力学参数的标定方法，其特征在于，包括：确定目标岩石的宏观力学参数和颗粒粒径；根据预存的细观力学参数确定正交试验方案；根据所述正交试验方案和所述颗粒粒径确定细观力学参数数值式样模型；根据所述细观力学参数数值式样模型确定所述正交试验方案对应的试验宏观力学参数；根据试验宏观力学参数和正交试验方案中的细观力学参数建立宏观力学参数与细观力学参数的表征关系，利用最优化算法确定目标岩石的宏观力学参数对应的最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定。

【技术特征摘要】
1.一种岩石细观力学参数的标定方法，其特征在于，包括：确定目标岩石的宏观力学参数和颗粒粒径；根据预存的细观力学参数确定正交试验方案；根据所述正交试验方案和所述颗粒粒径确定细观力学参数数值式样模型；根据所述细观力学参数数值式样模型确定所述正交试验方案对应的试验宏观力学参数；根据试验宏观力学参数和正交试验方案中的细观力学参数建立宏观力学参数与细观力学参数的表征关系，利用最优化算法确定目标岩石的宏观力学参数对应的最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定。2.如权利要求1所述的岩石细观力学参数的标定方法，其特征在于，所述确定目标岩石的宏观力学参数包括：根据预存的单轴压缩试验获取目标岩石的宏观力学参数的单轴抗压强度和弹性模量Et；根据预存的巴西劈裂试验获取目标岩石的宏观力学参数的抗拉强度根据预存的常规三轴压缩试验获取目标岩石的宏观力学参数的黏聚力ct和内摩擦系数tanφt。3.如权利要求1所述的岩石细观力学参数的标定方法，其特征在于，还包括：根据表达式确定目标岩石的颗粒粒径d，其中，Num表示目标岩石的颗粒数目，X、Y分别表示目标岩石的最大水平截面的长和宽。4.如权利要求2所述的的岩石细观力学参数的标定方法，其特征在于，所述根据预存的细观力学参数确定正交试验方案包括：根据预存的平行粘结模型确定细观力学参数pbm_emod、pbm_fric、pbm_bemod、pbm_ten_m、pbm_coh_m和pbm_fa，其中，pbm_emod表示有效模量，pbm_fric表示摩擦系数；pbm_bemod表示接触有效模量，pbm_ten_m表示接触平均抗拉强度，pbm_coh_m表示接触平均黏结力，pbm_fa表示接触摩擦角；根据所述pbm_emod、所述pbm_fric、所述pbm_bemod、所述pbm_ten_m、所述pbm_coh_m和所述pbm_fa确定正交试验方案。5.如权利要求4所述的岩石细观力学参数的标定方法，其特征在于，所述根据试验宏观力学参数和正交试验方案中的细观力学参数建立宏观力学参数与细观力学参数的表征关系，利用最优化算法确定目标岩石的宏观力学参数对应的最优细观力学参数，并根据最优细观力学参数对所述目标岩石进行标定包括：根据预存的多元线性拟合分析方法，确定所述试验宏观力学参数和所述正交试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁维，王伟，许成帮，孙浩洋，戴维森，闻磊，常江芳，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13