一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，属于岩石特征弹性模量分析领域，其步骤包括：数值模拟的基本条件设置；含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响的数值方案；含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法；岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立；岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型建立；岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型建立。本发明专利技术通过设置数值模拟方案，分析了节理粗糙度对岩石特征弹性模量的影响，建立了岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型，提供了一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，适用于节理粗糙度的变化对岩石特征弹性模量的影响分析。岩石特征弹性模量的影响分析。岩石特征弹性模量的影响分析。
A method for analyzing the influence of joint roughness on rock characteristic elastic modulus
【技术实现步骤摘要】
一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法
[0001]本专利技术涉及一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，特别的是本专利技术通过设置数值模拟方案，分析了节理粗糙度对岩石弹性模量特征尺寸以及特征弹性模量的影响，建立了岩石弹性模量特征尺寸和特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型，提供了一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，属于岩石特征弹性模量影响因素分析领域。
技术介绍
[0002]弹性模量是岩石的力学特性之一，弹性模量存在尺寸效应。粗糙节理的存在影响了岩石的弹性模量。深入研究粗糙节理岩石弹性模量的尺寸效应对于岩体工程的稳定性具有重要的理论和工程实际意义。
[0003]岩石的弹性模量具有尺寸效应。研究节理岩石的REV对研究岩石力学行为具有重要意义。有些学者采用蒙特卡洛模拟方法开发二维模型研究岩体强度的REV。如Liang等研究了节理岩体的弹性模量的尺寸效应并确定了PREV。Wu等确定REV尺寸为14m
×
14m。也有学者利用蒙特卡洛模拟方法开发三维模型研究岩体强度的REV。如Xu等确定岩体REV为25m。还有学者通过其他数值模拟方法研究岩体的REV。如Liu等表明REV大小随采样方向的不同而变化。Xia等研究离散程度对岩体块体化REV的影响。有学者根据地质强度指数(GSI)来估计断裂岩体的REV大小。以上文献都是研究岩体强度的REV，很少研究岩石弹性模量的特征尺寸，也没有建立起岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型。目前学者们对岩石弹性模量特征尺寸的研究很少涉及到岩石内部存在着的节理对它的影响，更鲜有学者研究节理粗糙度对岩石弹性模量的特征尺寸效应的影响。相同尺寸的岩石，在其它岩石条件都相同的情况下，也会由于内部赋存的节理粗糙度的不同，造成岩石弹性模量特征尺寸和弹性模量特征强度明显的不同，在这方面，国内外学者研究的还相对较少。在另一方面，在不同节理粗糙度下，其岩石弹性模量的特征尺寸以及弹性模量的特征强度也会表现出明显的区别，在这方面，国内外学者研究的也相对较少。综合起来这两个方面，当节理粗糙度和岩石的尺寸同时发生变化时，节理粗糙度的变化对岩石弹性模量的特征尺寸以及弹性模量的特征强度的影响，还尚未有人研究，尤其是尚未建立起岩石弹性模量的特征尺寸与节理粗糙度的数学模型以及岩石弹性模量的特征强度与节理粗糙度的数学模型。
[0004]因此，节理粗糙度的变化，会对岩石的弹性模量的特征尺寸以及岩石弹性模量特征强度的尺寸效应产生怎样的影响，它们之间具有怎样的数学关系情况，又该采用怎样的分析方法分别研究节理粗糙度对岩石弹性模量的特征尺寸以及岩石弹性模量的特征强度的尺寸效应的影响，是亟待解决的问题。而提出一种节理粗糙度对岩石弹性模量的特征尺寸和岩石弹性模量的特征强度影响分析方法，将具有非常重要的科学和研究意义，通过这一分析方法，可以建立起岩石弹性模量的特征尺寸与节理粗糙度的数学模型和岩石弹性模量的特征强度与节理粗糙度的数学模型，得到节理粗糙度对岩石弹性模量的特征尺寸和节理粗糙度对岩石弹性模量的特征强度的影响规律。
[0005]鉴于此，本专利技术提出了一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法。
技术实现思路
[0006]为了实现节理粗糙度对岩石特征弹性模量的影响分析，本专利技术提供了节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法。本专利技术通过设置数值模拟方案，分析了节理粗糙度对岩石弹性模量特征尺寸和特征弹性模量的影响，建立了岩石弹性模量特征尺寸和特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型，提供了一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下的技术方案：
[0008]一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)数值模拟的基本条件设置；
[0010](2)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响的数值方案；
[0011](3)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法；
[0012](4)岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立；
[0013](5)岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型建立；
[0014](6)岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型建立。
[0015]进一步，所述步骤(6)中，岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型建立的过程如下：
[0016]6.1：通过数学上显著性检验的方法，可精确的确定出岩石特征弹性模量的大小，采用显著性水平为5％时得到的岩石弹性模量作为岩石特征弹性模量；
[0017]6.2：求解出节理粗糙度为J1、J2、J3、J4、J5时的岩石特征弹性模量；
[0018]6.3：以节理粗糙度为横坐标，以岩石特征弹性模量为纵坐标，绘制出岩石特征弹性模量与节理粗糙度的散点图；
[0019]6.4：根据岩石特征弹性模量与节理粗糙度的散点图，绘制出岩石特征弹性模量与节理粗糙度的拟合曲线，得到岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型公式；
[0020]6.5：根据建立的岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型公式，分析节理粗糙度对岩石特征弹性模量的影响规律。
[0021]进一步，所述步骤(5)中，岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型建立的过程如下：
[0022]5.1：通过数学上显著性检验的方法，精确的确定出岩石弹性模量特征尺寸的大小，采用显著性水平为5％时得到的岩石尺寸作为岩石弹性模量的特征尺寸；
[0023]5.2：求解出节理粗糙度为J1、J2、J3、J4、J5时的岩石弹性模量特征尺寸；
[0024]5.3：以节理粗糙度为横坐标，以岩石弹性模量特征尺寸为纵坐标，绘制出岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的散点图；
[0025]5.4：根据岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的散点图，绘制出岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的拟合曲线，得到岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型公式；
[0026]5.5：根据建立的岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型公式，分析节理粗糙度对岩石弹性模量特征尺寸的影响规律。
[0027]进一步，所述步骤(4)中，岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立的过程如下：
[0028]4.1：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型的提出，过程如下：
[0029]4.1.1：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，分析关系公式符合的函数类型，提出岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型；
[0030]4.1.2：提出的岩石弹性模量与岩石尺寸的数学模型中包含待定的参数；
[0031]4.2：参数的求解方法，过程如下：
[0032]4.2.1：参数的取值与节理粗糙度有关；
[0033]4.2.2：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，求解出每个节理粗糙度对应的参数；
[0034]4.2.3：以节理粗糙度为横坐标，以参数为纵坐标，绘制出参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)数值模拟的基本条件设置；(2)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响的数值方案；(3)含粗糙节理的岩石尺寸对弹性模量影响分析方法；(4)岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立；(5)岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型建立；(6)岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型建立。2.如权利要求1所述的一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述步骤(6)中，岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型建立的过程如下：6.1：通过数学上显著性检验的方法，可精确的确定出岩石特征弹性模量的大小，采用显著性水平为5％时得到的岩石弹性模量作为岩石特征弹性模量；6.2：求解出节理粗糙度为J1、J2、J3、J4、J5时的岩石特征弹性模量；6.3：以节理粗糙度为横坐标，以岩石特征弹性模量为纵坐标，绘制出岩石特征弹性模量与节理粗糙度的散点图；6.4：根据岩石特征弹性模量与节理粗糙度的散点图，绘制出岩石特征弹性模量与节理粗糙度的拟合曲线，得到岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型公式；6.5：根据建立的岩石特征弹性模量与节理粗糙度的数学模型公式，分析节理粗糙度对岩石特征弹性模量的影响规律。3.如权利要求1所述的一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述步骤(5)中，岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型建立的过程如下：5.1：通过数学上显著性检验的方法，精确的确定出岩石弹性模量特征尺寸的大小，采用显著性水平为5％时得到的岩石尺寸作为岩石弹性模量的特征尺寸；5.2：求解出节理粗糙度为J1、J2、J3、J4、J5时的岩石弹性模量特征尺寸；5.3：以节理粗糙度为横坐标，以岩石弹性模量特征尺寸为纵坐标，绘制出岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的散点图；5.4：根据岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的散点图，绘制出岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的拟合曲线，得到岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型公式；5.5：根据建立的岩石弹性模量特征尺寸与节理粗糙度的数学模型公式，分析节理粗糙度对岩石弹性模量特征尺寸的影响规律。4.如权利要求1所述的一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述步骤(4)中，岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型建立的过程如下：4.1：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型的提出，过程如下：4.1.1：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，分析关系公式符合的函数类型，提出岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型；4.1.2：提出的岩石弹性模量与岩石尺寸的数学模型中包含待定的参数；4.2：参数的求解方法，过程如下：4.2.1：参数的取值与节理粗糙度有关；4.2.2：根据含粗糙节理的岩石弹性模量与岩石尺寸的关系公式，求解出每个节理粗糙
度对应的参数；4.2.3：以节理粗糙度为横坐标，以参数为纵坐标，绘制出参数与节理粗糙度的散点图；4.2.4：根据散点图，拟合出参数与节理粗糙度的关系公式，得到参数与节理粗糙度的数学模型；4.3：岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型的建立，过程如下：4.3.1：将参数与节理粗糙度的数学模型代入到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型中；4.3.2：得到岩石弹性模量与含粗糙节理的岩石尺寸的数学模型公式。5.如权利要求1所述的一种节理粗糙度对岩石特征弹性模量影响分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中，含粗...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡高建，冯浩然，梁文勖，李玉，
申请(专利权)人：胡高建，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。