CN115169124B 一种考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法 （华南理工大学）

一种考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构本发明公开了一种考虑微裂隙闭合效应的含硬化/软化内变量的屈服准则和硬化/软化内岩石中天然存在的微裂隙在压应力作用下闭合22)基于步骤1)所作应变分解，将描述硬化/软化现象的变量作为内变量，根据4)建立包含硬化/软化内变量的屈服函数，并基于广义塑性剪6)根据步骤3)和步骤4)中建立的闭合应变演化方7)标定塑性势函数以及步骤3)、步骤4)中建立2.根据权利要求1所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在岩石在三轴压缩试验中总应变ε分解为：3.根据权利要求1所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在4.根据权利要求1所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在加载初期微裂隙闭合导致的微裂隙闭合应变εc由以下张量方程Q描述：Q(e",o)=e"-Ral1-exp(-plo)ls=0(4)5.根据权利要求1所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在36.根据权利要求1所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在7.根据权利要求1所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在p8.根据权利要求1所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在9.根据权利要求8所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法，其特征在10.根据权利要求1～9任一项所述考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方4《北山花岗岩细观损伤力学本构模型研究》中构建了一种基于细观力学的准脆性岩石摩擦中提出了一种基于Drucker-Prager准则的弹塑性损伤本构模型。房敬年在论文《岩盐弹塑岩石弹性阶段和塑性阶段的力学特性，忽略了微裂隙在压应力作用下产生的非线性闭合过程，而对于微裂隙闭合效应明显的岩石，该类本构模型的建立方法会导致模型预测应变场逐渐得到关注。李修磊在论文《考虑初始空隙压密特征的岩石变形全过程损伤统计本构模统计损伤本构模型的构建方法》中公开了一种岩石统计损伤本构模型，上述模型虽然可以5[0009]2)基于步骤1)所作应变分解，将描述硬化/软化现象的变量作为内变量，根据C=2nk+3KI(3)Hoek-Brown屈服准则。6ds(8)r是四阶各向同性单位张量；为微裂隙闭合应[0047]1)本发明提供的本构模型建立方法基于连续介质不可逆热动力学，推导过程严7[0057]图8为实施例3中裂隙岩石考虑微裂隙闭合效应和不考虑微裂隙闭合效应预测结发明提供的考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型[0061]如图1所示，本发明提供的考虑微裂隙闭合效应的裂隙岩石本构模型建立方法包[0062]1)根据岩石在三轴压缩试验中的典型应力-应变曲线图，将总应变分解为弹性应[0063]图2是岩石在三轴压缩试验中的典型变形破坏全过程应力-应变曲线及对应裂隙岩石在三轴压缩试验中的典型变形破坏全过程应力-应变曲线；图2的b为岩石在压应力作[0065]2)基于连续介质不可逆热动力学基本原理和步骤1)所作应变分解，将描述硬化/8C=2UK+3KI(4)μ和k分过程，o:8e代表微裂隙闭合产生的耗散过程。由于i"、"、k和的任意性，由式(3)和式Q(e",o)=e"-pal1-exp(-plo)]s=0(8)9[0091]其中，κ0是初始屈服时κ的取值；A∈(1，+∞]是控制κ演化速率的模型参数；(12)[0103]式中，为微裂隙闭合应变演化函数对应力的偏导；为四阶单位张量；变量κ的演化函数对广义塑性剪应变的偏导。[0104]当F,(o,x)<0,本构模型的非线性特性由微裂隙闭合应变导致，微裂隙闭合应变[0106]当F,(o,x)=0,本构模型的非线性特性由塑性应变和微裂隙闭合应变导致，塑性de(18):和ζ可以通过三轴压缩试验峰值强度对应的应变数据得到，根据不同围压下岩石三轴压缩A控制残余强度；微裂隙闭合效应参数(P、O):Pm表示轴压缩试验峰值强度对应的应变数据得到，根据不同围压下岩石三轴压缩试验的屈服强数κ0andmicromechanicalmodelingofthebrittle-ductiletransitionbehaviorsinlow-porositysandstone.″InternationalJournalofMechanicalSciences179参数κ0[0136]采用杨超[杨超.硬质裂隙岩体三轴加载及卸荷蠕变特性研究[D].重庆大学，2015.]论文中裂隙岩石三轴压缩试验数据对本模型进行验证，表3为采用上述参数标定方裂隙闭合应变演化方程可以统一连续地描述微裂隙闭合应变在不同加载路径下的演化规[0142]图9为本发明本构模型参数敏感性分析结果(a为参数Pm敏感性分析；b为参数敏