【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石力学，具体涉及基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法。
技术介绍
1、岩石材料是工程中常见的材料之一，具有非均匀性和非连续性。岩石的物理力学性质不仅与自身的组成结构有关，还与其赋存的地质环境、力学环境、特别是水环境密切相关。为了对岩石在工程实践中的行为进行理解和分析，构建岩石损伤本构模型是十分重要的。
2、当前的岩石损伤本构模型的构建大多是基于单轴压缩条件下的实验数据建立的，但是实际上岩石大多受到多个方向的应力作用，导致现有的岩石损伤本构模型无法全面反映岩石在实际工程中的真实变形情况，且现有的岩石损伤本构模型大多没有考虑含水率对岩石力学性质的影响，导致模型在对岩石的变形进行反馈时存在较大的误差。
3、基于此，急需一种基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，能够实现对在三轴压缩条件和含水率的共同作用下的岩石损伤本构模型的构建，极大提高岩石损伤本构模型构建的准确性和可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，能够实现对在三轴压缩条件和含水率的共同作用下的岩石损伤本构模型的构建，极大提高岩石损伤本构模型构建的准确性和可靠性。
2、为了达到上述目的，提供了一种基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，包括以下步骤：
3、s1、采集岩样，并进行标准化处理，形成标准的岩石试件；
4、s2、对岩石试件进行实验室含水率测试，并基于测试结
5、s3、对岩石试件进行不同含水率和不同围压分组的实验室岩石三轴压缩试验，并基于岩石试件的浸水时间与含水率的函数关系，确定在不同含水率和不同围压分组条件下的岩石试件所对应的应力-应变全过程数据；
6、s4、根据不同含水率和不同围压分组条件下的岩石试件所对应的应力-应变全过程数据，对岩石试件所对应的弹性模量与含水率的关系进行拟合，形成岩石试件所对应的弹性模量与含水率的函数关系；
7、s5、根据岩石试件所对应的弹性模量与含水率的函数关系，基于预设的损伤数据计算公式，确定由含水率产生的岩石试件损伤数据；
8、所述损伤数据计算公式为：
9、
10、式中，w为连续性因子，为含水率wt时岩石试件的弹性模量，e0为干燥状态下岩石试件的弹性模量；
11、s6、基于预设的三轴机械损伤应变表征计算公式，建立三轴压缩条件下的岩石试件所对应的机械损伤应变表征数据；
12、s7、根据确定的由含水率产生的岩石试件损伤数据以及在三轴压缩条件下的岩石试件所对应的机械损伤应变表征数据，基于预设的损伤本构融合计算公式，构建三轴压缩条件下的含水的岩石试件损伤本构方程，形成三轴压缩条件与含水率共同作用的岩石损伤本构模型。
13、本方案的技术原理及效果：在本方案中，首先对岩样进行采集，并进行标椎化处理，形成标椎的岩石试件，对该岩石试件进行实验室含水率测试，通过对测试结果的采集来获取岩石试件的浸水时间与含水率的函数关系，然后对岩石试件进行不同函数论分组的实验室岩石三轴压缩试验，并通过岩石试件的浸水时间与含水率的函数关系，确定在不同含水率分组条件下的岩石试件所对应的应力-应变全过程数据，通过应力-应变全过程数据，就可以对岩石试件所对应的弹性模量与含水率的关系进行拟合，从而实现对岩石试件所对应的弹性模量与含水率的函数关系的确定，并基于该弹性模量与含水率的函数关系，以及损伤数据计算公式来对由含水率产生的岩石试件的损伤数据进行确定。
14、之后对岩石试件进行三轴压缩试验，通过预设的三轴机械损伤应变表征计算公式，确定三轴压缩条件下的岩石试件的机械损伤应变表征数据，最后通过确定的由含水率产生的岩石试件损伤数据以及在三轴压缩条件下的岩石试件所对应的机械损伤应变表征数据，基于预设的损伤本构融合计算公式，构建三轴压缩条件下的含水的岩石试件损伤本构方程，形成三轴压缩条件与含水率共同作用的岩石损伤本构模型，相比现有的岩石损伤本构模型的构建只考虑单轴压缩，忽视含水率对岩石变形的影响，本方案能够实现对在三轴压缩条件和含水率的共同作用下的岩石损伤本构模型的构建，极大提高岩石损伤本构模型构建的准确性和可靠性。
15、进一步，还包括s8、基于形成的三轴压缩条件与含水率共同作用的岩石损伤本构模型，计算出该岩石损伤本构模型所对应的理论曲线，并根据s3中的岩石试件所对应的应力-应变全过程数据，形成对应的实验曲线，计算理论曲线与实验曲线之间的相似度，判断计算出来的相似度与预设相似阈值进行比较，若相似度大于预设相似阈值，则判断该岩石损伤本构模型是合理的，反之则为不合理，重新执行s1，并向客户端发送报警信息。
16、有益效果：通过对岩石损伤本构模型所对应的理论曲线的验证来对该岩石损伤本构模型合理性进行验证，极大提高了岩石损伤本构模型的构建可靠性和准确性。
17、进一步，所述s8包括：
18、s80、在形成对应的岩石损伤本构模型后，对岩石试件进行岩石力学试验，采集该岩石力学试验所对应的试验数据；
19、s81、根据采集到的岩石力学试验所对应的试验数据，计算出在不同含水率状态下的岩石试件所对应的平均强度和对应的时刻的平均应变；
20、s82、根据在不同含水率状态下的岩石试件所对应的平均强度和对应的时刻的平均应变，计算出对应的分布参数，并基于该分布参数与试验数据，绘制出不同应力路径条件下的含水的岩石试件所对应的岩石损伤模型的理论曲线；
21、s83、根据s3中的岩石试件所对应的应力-应变全过程数据，绘制对应的实验曲线，并基于相似度计算公式，计算出理论曲线与实验曲线之间的相似度，并从数据库中调取对应的预设相似阈值，比较计算出来的相似度与预设相似阈值之间的大小关系，若相似度大于预设相似阈值，则判断该岩石损伤本构模型是合理的，反之则为不合理，重新执行s1，并向客户端发送报警信息。
22、有益效果：在对岩石损伤本构模型的合理性进行验证时，通过对该模型所对应的理论曲线与实验曲线进行对比的方式，首先是使得验证的效率更快，对应的实验曲线是之前就存在的，只需要对理论曲线进行获取即可实现模型合理性验证的操作，极大提高了验证的及时性，其次，通过理论曲线与实验曲线的对比的方式提高了验证的可靠性。
23、进一步，所述从数据库中调取对应的预设相似阈值包括：
24、统计当前的岩石损伤本构模型所对应的重构次数；
25、随机生成一个0到1的随机数，若该随机数大于预设阈值，则从数据库中调取该重构次数所关联的预设相似阈值，反之，则从数据库中调取上一次的岩石损伤本构模型所对应的预设相似阈值。
26、有益效果：在本方案中，通过随机数的设置使得在当前的岩石损伤本构模型进行相似度判断时所使用的预设相似阈值的不确定性，能够更加提高整个模型合理性确定的随机性，进一步提高模型构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，其特征在于：还包括S8、基于形成的三轴压缩条件与含水率共同作业的岩石损伤本构模型，计算出该岩石损伤本构模型所对应的理论曲线，并根据S3中的岩石试件所对应的应力-应变全过程数据，形成对应的实验曲线，计算理论曲线与实验曲线之间的相似度，判断计算出来的相似度与预设相似阈值进行比较，若相似度大于预设相似阈值，则判断该岩石损伤本构模型是合理的，反之则为不合理，重新执行S1，并向客户端发送报警信息。
3.根据权利要求2所述的基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，其特征在于：所述S8包括：
4.根据权利要求3所述的基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，其特征在于：所述从数据库中调取对应的预设相似阈值包括：
5.根据权利要求4所述的基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，其特征在于：所述三轴机械损伤应变表征公式为：
【技术特征摘要】
1.基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于三轴荷载与含水率的岩石损伤本构模型构建方法，其特征在于：还包括s8、基于形成的三轴压缩条件与含水率共同作业的岩石损伤本构模型，计算出该岩石损伤本构模型所对应的理论曲线，并根据s3中的岩石试件所对应的应力-应变全过程数据，形成对应的实验曲线，计算理论曲线与实验曲线之间的相似度，判断计算出来的相似度与预设相似阈值进行比较，若相似度大于预设相似阈值，则...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙中光，刘延保，康跃明，丁伟伟，刘百祥，鲜鹏辉，袁永榜，王太元，雷凯丽，林桂玲，张轶，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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