基于三维形貌参数建立节理抗剪强度弱化本构模型的方法技术

本发明专利技术涉及基于三维形貌参数建立节理抗剪强度弱化本构模型的方法，本方法包括以下步骤：S1、含天然岩石节理面的人工节理试样的制备；S2、人工节理试样剪切试验；S3、扫描剪切试验后的节理面三维形貌，并对三维形貌特征进行量化表征，拟合出剪切过程中三维形貌的劣化规律；S4、构建基于三维形貌参数的节理抗剪强度弱化本构模型。本发明专利技术基于三维形貌参数建立的岩石节理抗剪强度弱化本构模型物理力学意义明确，可以准确地预测节理的峰后抗剪强度，可为数值模拟软件提供可靠的岩石节理模型，对于准确评估工程岩体的安全与稳定具有重要的理论研究意义和较高的工程应用价值。论研究意义和较高的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于三维形貌参数建立节理抗剪强度弱化本构模型的方法


[0001]本专利技术涉及基于三维形貌参数建立节理抗剪强度弱化本构模型的方法。

技术介绍

[0002]在节理剪切试验中，剪切应力
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剪切位移过程曲线往往呈现出明显的峰值后区形态，以往的研究主要集中在节理面的形貌特征对节理峰值抗剪强度的影响方面，而对于节理峰后抗剪强度弱化规律的研究较少。与此同时，在极个别能表征节理峰后抗剪强度本构模型表达式中，模型参数大多没有明确的物理力学意义，无法准确地反映节理在剪切过程中其强度参数的弱化规律。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有岩石节理本构模型的不足，提供基于三维形貌参数建立岩石节理抗剪强度弱化本构模型的方法，该方法建立的岩石节理抗剪强度弱化本构模型参数物理力学意义明确，可以直观地反映节理面在剪切过程中产生的劣化，能准确地预测节理的峰后抗剪强度。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]基于三维形貌参数建立岩石节理抗剪强度弱化本构模型的方法，包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于三维形貌参数建立节理抗剪强度弱化本构模型的方法，其特征在于，包括以下步骤S1、对天然岩石节理面进行形貌扫描，通过对扫描得到的点云数据进行后处理得到节理面的三维数值模型，将数值模型导入3D打印机中，采用高分子材料PLA打印出节理面模具，通过该模具采用岩石相似性材料浇筑含天然岩石节理面的人工节理试样；S2、对人工节理试样进行不同法向应力、不同剪切位移的直剪试验，获取节理试件的抗剪强度数据；S3、扫描剪切试验后的节理面三维形貌，并对三维形貌特征进行量化表征，拟合出剪切过程中三维形貌的劣化规律；S4、根据节理面三维形貌参数与节理抗剪强度间的关系，构建基于三维形貌的节理抗剪强度弱化模型。2.根据权利要求1所述的基于三维形貌参数建立岩石节理抗剪强度弱化本构模型的方法，其特征在于，在所述S1中，三维形貌扫描采用的是非接触拍照式三维蓝光扫描仪，扫描前需先将节理面表面清扫干净，再喷上一层薄薄的显像剂，并贴上标记点。3.根据权利要求1所述的基于三维形貌参数建立岩石节理抗剪强度弱化本构模型的方法，其特征在于，在所述S1中，人工节理试样浇筑具体是通过以下方式进行：将节理面模具放入模具盒内并用硬块垫高至模具盒垂直方向的中间位置，并浇筑出节理试样的下盘，然后再将节理试样的下盘放入模具盒内浇筑出节理试样的上盘，以确保节理试样的上下盘完全耦合。4.根据权利要求1所述的基于三维形貌参数建立岩石节理抗剪强度弱化本构模型的方法，其特征在于，在所述S2中，不同法向应力的设置是通过材料的单轴抗压强度来确定的，不同剪切位移的设置是通过前期直剪试验估计的峰值剪切位移和残余剪切位移来确定的，剪切试验的剪切速率设置为0.002mm/s，以保证剪切过程处于拟静力状态下，同时也为及时停止试验提供了充足的反应时间。5.根据权利要求1所述的基于三维形貌参数建立岩石节理抗剪强度弱化本构模型的方法，其特征在于，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚群，彭勃，李海波，申辉，夏祥，刘博，于崇，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：