[发明专利]基于PFC的岩体非均质模型的构建与应用

权利要求书

1.一种基于PFC的岩体非均质模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)试件配置：制备待模拟岩体的实物试件，并基于实物试件大小生成PFC数值试件；

(2)细观参数初步标定：检测获取实物试件的细观参数，并据此标定数值试件的细观参数；

(3)接触中心坐标获取：提取数值模型颗粒之间接触的中心坐标；

(4)黏结强度随机场生成：以对应的自相关函数表征颗粒强度接触参数的空间分布特征；然后输入细观强度的正态分布的均值、变异系数和相关距离；基于K-L分解生成M个黏结强度随机场；

(5)蒙特卡罗模拟：从M个强度随机场中不重复的任选一个强度随机场，将强度随机场的每个离散强度值赋予颗粒之间的接触，并替代接触原有强度值进行强度模拟计算，进而得到单个强度随机模型的计算结果；重复该步骤直至计算结果收敛。

2.根据权利要求1所述的基于PFC的岩体非均质模型的构建方法，其特征在于，所述细观参数包括细观弹性模量、摩擦系数、刚度比以及强度。

3.根据权利要求1所述的基于PFC的岩体非均质模型的构建方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，自相关函数采用如下指数函数：

式(1)中Δx_s、Δy_s为任意两个接触坐标在x和y方向的距离，δ_x和δ_y为x和y方向的自相关距离。

4.根据权利要求3所述的基于PFC的岩体非均质模型的构建方法，其特征在于，如岩土材料统计分析中强度采用了对数正态分布，则通过下式②、③将强度对数正态分布的均值μ_ln和方差转化为均值为μ、方差为σ²的正态分布：

5.一种岩体非均质模拟方法，基于权利要求1所构建的岩体非均质模型，采用PFC自带的fish语言将强度随机场的参数采用一一对应的方式赋予岩体非均质模型中的接触，之后进行单轴压缩，监测加载岩体的应力、应变以及数值模型中接触破裂产生的裂纹，从而得到强度峰值和破裂模式。