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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种构建深部扰动下岩石材料弹塑性力学本构模型的方法，利用岩石试验系统对试样进行不同埋深条件下三种不同深部开挖扰动应力路径的加载，获取加载过程中岩石试验系统所施加的轴向应力与环向应力，及试样轴向应变和环向应变。同时计算出试样在扰动应力路径下的平均整旋角的演化规律，建立基于平均整旋角的Hoek‑Brown屈服准则，并计算出以平均整旋角为自变量的岩石硬化函数及确定岩石的硬化参数。根据上述公式及参数，并基于弹塑性力学理论与本构理论，得出能得到岩石应力增量与应变增量的关系，即三种不同扰动应力路径下岩石的弹塑性力学本构模型公式，从而根据本构模型公式能对不同埋深三种不同扰动应力路径下的岩体变形破坏特征进行预测。

主权项：1.一种构建深部扰动下岩石材料弹塑性力学本构模型的方法，其特征在于，具体步骤为：S1、采用同一性质的红砂岩石制作多个形状相同的试样，通过波速测试确认各个试样内部无明显损伤，且完整性良好；并通过常规单轴压缩试验测量试样的弹性模量E以及泊松比υ；S2、从步骤S1中选择一个试样固定到岩石试验系统内；S3、设定一个埋深，然后将步骤S2中的试样通过岩石试验系统加载依次模拟在该埋深下的静水压力加载、第一加卸载阶段和较大扰动施工，完成一个扰动应力路径，直至将红砂岩试样加载至破碎；并记录加载期间该红砂岩试样的轴向应力σ1，环向应力σ3，以及轴向应变ε1、环向应变ε3；然后再从步骤S1中选择一个试样，并重复步骤S2，接着在同一埋深条件下，将试样依次模拟在该埋深下的静水压力加载、第一加卸载阶段和中等扰动施工，完成一个扰动应力路径，直至将红砂岩试样加载至破碎；并记录加载期间该红砂岩试样的轴向应力σ1，环向应力σ3，以及轴向应变ε1、环向应变ε3；最后再从步骤S1中选择一个试样，并重复步骤S2，接着在同一埋深条件下，将试样依次模拟在该埋深下的静水压力加载、第一加卸载阶段和较小扰动施工，完成一个扰动应力路径，直至将红砂岩试样加载至破碎；并记录加载期间该红砂岩试样的轴向应力σ1，环向应力σ3，以及轴向应变ε1、环向应变ε3；最终获得在当前模拟埋深下三种不同扰动应力路径加载过程中各个试样的轴向应力σ1，环向应力σ3，以及轴向应变ε1、环向应变ε3；S4、设红砂岩试样加载过程中的平均整旋角为Θ，根据有限变形理论，能得出平均整旋角Θ的公式，从而根据该公式能得出三种不同扰动应力路径下试样的平均整旋角Θ；S5、设M为描述岩石变形破裂程度的参数，然后根据步骤S4确定的平均整旋角Θ代入公式，最终得出三种不同扰动应力路径下试样的M；S6、建立初始Hoek-Brown屈服准则公式，将步骤S5中的M代入该公式，从而获得改进后的Hoek-Brown屈服准则公式，并分别确定三种不同扰动应力路径下公式中的扰动参数D的值；S7、建立岩石在扰动应力路径下的硬化函数H，硬化函数H是以平均整旋角Θ为自变量的函数；接着结合硬化函数H并根据岩石材料弹塑性理论的关联流动法则，确定岩石的硬化参数A的公式；从而获得三种不同扰动应力路径下各自岩石的硬化参数A；S8、结合步骤S6中改进后的Hoek-Brown屈服准则公式和步骤S7中的岩石的硬化参数A，并根据岩石材料的本构理论，能得到岩石应力增量与应变增量的关系，即三种不同扰动应力路径下岩石的弹塑性力学本构模型公式，从而根据本构模型公式能对当前埋深三种不同扰动应力路径下的岩体变形破坏特征进行预测；S9、再选择一个埋深，并重复步骤S3至S8，能对该埋深三种不同扰动应力路径下的岩体变形破坏特征进行预测，如此重复，从而能对不同埋深情况下三种不同扰动应力路径的岩体变形破坏特征进行预测。

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百度查询： 中国矿业大学 一种构建深部扰动下岩石材料弹塑性力学本构模型的方法