【技术实现步骤摘要】
一种用于获取巷道围岩Weibull分布参数的数值反演方法
本专利技术涉及采矿岩石力学
,尤其是一种用于获取巷道围岩Weibull分布地质强度指标的平均值和材料的均质性系数参数的数值反演方法。
技术介绍
岩土工程的隧道、矿业、水电、核电等领域,尤其是地下工程中,岩体裂隙发育具有随机性、形态多样性和空间组合复杂性等特点,从而使得工程岩体的力学参数如弹性模量等具有较高的非均质性,岩体参数的非均质性对工程稳定产生重要影响,严重时会造成井下巷道等支护工程的意外失效。研究非均匀裂隙围岩稳定性控制是岩土工程领域的重要研究课题,对保证安全、高效的施工和生产具有重要指导意义,但是常规的数值模拟方法往往将岩体视为均匀介质,忽略岩体的非均匀性对工程的影响,因此无法对非均匀裂隙发育巷道围岩控制提供准确可靠的支持。目前,分析围岩失稳机理、研究围岩控制对策、设计支护方案等领域,岩土工程中广泛采用的数值模拟方法主要有有限元法、有限差分法和离散元法,其中基于连续介质的有限元法和有限差分法凭借其较高的计算效率和准确的计算结果被广泛应用,计算结果比较符合现场的实际情况。岩体中裂隙的产状和发育程度严重影响岩体的强度与变形参数进而控制着巷道变形规律,但是由于岩体裂隙发育的非均匀性造成不同区域巷道围岩力学参数差异性明显,围岩力学参数的非均匀分布对围岩失稳机理、控制对策研究、支护方案设计等产生重要影响,是不可忽略的。因此,基于连续介质数值模拟方法,在保证计算准确性和高效性的前提下,需要考虑围岩裂隙的非均匀分布对岩体参数的影响,在这个过程中反演岩体非均质性参数一直是该领域的难点,但是岩体的非均质 ...
【技术保护点】
1.一种用于获取巷道围岩Weibull分布参数的数值反演方法,其特征在于,步骤包括:步骤一.巷道变形监测,包括布置多个巷道变形监测点,统计巷道变形值并将巷道变形值划分为多个区间;步骤二.巷道围岩的地质强度指标的区间估计,包括钻探取芯获取岩石质量指标和节理条件,地质强度指标的概率分布拟合;步骤三.利用有限元模拟软件建立三维数值模型,包括数值模型的尺寸设计和网格划分;步骤四.非均匀岩体概率分布参数设定,包括确定概率分布函数,模拟岩体的非均质性;步骤五.对数值模型的材料参数进行赋值,所述材料参数包括弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角、抗拉强度、残余内聚力和塑性应变量;步骤六.设置边界条件,模型开挖计算,所述开挖计算使用有限差分计算方法;步骤七.提取数值模型的监测数据,包括监测巷道围岩变形量,统计巷道围岩变形值并将巷道围岩变形值划分为多个区间;步骤八.计算相关系数,校核岩体非均质参数,包括计算数值模拟监测数据和巷道变形监测数据的相关系数,当相关系数大于0.9时,反演得出地质强度指标的平均值和材料的均质性系数;当相关系数小于0.9时,重复步骤五至步骤八,最后确定地质强度指标的平均值和材料的均质性 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于获取巷道围岩Weibull分布参数的数值反演方法,其特征在于,步骤包括:步骤一.巷道变形监测,包括布置多个巷道变形监测点,统计巷道变形值并将巷道变形值划分为多个区间;步骤二.巷道围岩的地质强度指标的区间估计,包括钻探取芯获取岩石质量指标和节理条件,地质强度指标的概率分布拟合;步骤三.利用有限元模拟软件建立三维数值模型,包括数值模型的尺寸设计和网格划分;步骤四.非均匀岩体概率分布参数设定,包括确定概率分布函数,模拟岩体的非均质性;步骤五.对数值模型的材料参数进行赋值,所述材料参数包括弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角、抗拉强度、残余内聚力和塑性应变量;步骤六.设置边界条件,模型开挖计算,所述开挖计算使用有限差分计算方法;步骤七.提取数值模型的监测数据,包括监测巷道围岩变形量,统计巷道围岩变形值并将巷道围岩变形值划分为多个区间;步骤八.计算相关系数,校核岩体非均质参数,包括计算数值模拟监测数据和巷道变形监测数据的相关系数,当相关系数大于0.9时,反演得出地质强度指标的平均值和材料的均质性系数;当相关系数小于0.9时,重复步骤五至步骤八,最后确定地质强度指标的平均值和材料的均质性系数。2.根据权利要求1所述的一种用于获取巷道围岩Weibull分布参数的数值反演方法,其特征在于,所述步骤一中选取的巷道变形监测点根据巷道长度确定测点间隔为2~4mm,将巷道变形值每间隔5~10mm划分为一个统计区间。3.根据权利要求1所述的一种用于获取巷道围岩Weibull分布参数的数值反演方法,其特征在于,所述步骤二中地质强度指标GIS与岩石质量指标RQD和节理条件JCond89的关系为:GSI=1.5JCond89+RQD/2。4.根据权利要求3所述的一种用于获取巷道围岩Weibull分布参数的数值反演方法,其特征在于,所述岩石质量指标RQD取钻探获取的岩芯完整度来表示,具体为长度大于10cm的岩芯占钻孔总长度的比值;所述节理条件JCond89的取值根据巷道围岩裂隙长度、宽度...
【专利技术属性】
技术研发人员:蒋力帅,孔朋,束佳明,孙泽权,王建鹏,
申请(专利权)人:山东科技大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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