模拟节理化块状岩体力学行为的方法、装置、介质及设备

1.本发明涉及的岩石力学数值模拟技术领域，特别是涉及模拟节理化块状岩体力学行为的方法、装置、介质及设备。


背景技术：

2.工程岩体的变形、强度和稳定性受岩体结构控制。节理导致岩体的变形和强度特性呈现显著的各向异性特征，而且是影响工程结构变形和稳定性的控制性因素。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种模拟节理化块状岩体力学行为的方法、装置、介质及设备，其采用非连续变形分析的框架下实现cosserat介质力学模型，建立连续-非连续耦合的双尺度模型，从而可以实现对节理化块状岩体更为精确和高效的模拟，从而更加适于实用。
4.为了达到上述第一个目的，本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法的技术方案如下：
5.本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法包括以下步骤：
6.获取待模拟岩石工程结构的几何模型；
7.针对所述待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，所述非连续变形分析块体的节理构成所述非连续变形分析块体的接触边界；
8.针对每个所述每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理，使得所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理为cm级尺度；
9.针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级周期性重复块状节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵；
10.根据所述非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与所述非连续变形分析块体相对应的力学行为参数。
11.本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法还可采用以下技术措施进一步实现。
12.作为优选，所述针对所述待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，所述非连续变形分析块体的节理构成所述非连续变形分析块体的接触边界的步骤过程中，所述切割的方法为“显式”块体切割方法。
13.作为优选，所述针对每个所述每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理，使得所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理为cm级尺度的步骤过程中，所述模型化处理采用的模型为
cosserat块状模型，所述模型化处理的方法为采用cosserat块状模型以宏观等效的方式进行“隐式”模拟；
14.其中，采用cosserat块状模型以宏观等效的方式进行“隐式”模拟的步骤过程中，所述非连续变形分析块体内包含的节理化块状岩体满足的条件包括：节理岩体视为由完整岩石和分割岩体的节理周期性重复所形成的复合结构体；岩石为均质和各向同性；节理组内的节理平直且平行发育，并具有相同的力学特性；节理组内的节理间距相等；变形与曲率都是无限小。
15.作为优选，所述针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级周期性重复块状节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵具体包括以下步骤：
16.设平动位移分别为u、v，ωc为转动位移，则在整体坐标系下的应变及曲率为
[0017][0018][0019][0020]
其中，ε
x
、εy、ε
xy
和ε
yx
为对应于传统正应力和剪应力的应变；κ
x
和κy是对应于偶应力的变形，称为曲率。
[0021]
在块状模型中，因为坐标系下两坐标轴方向都有微结构，故选取分析单元体表面都有偶应力，考虑微元体力与力偶平衡，有平衡方程如下
[0022][0023][0024][0025]
上式中f
x
,fy,m,分别为体积力与体积力偶，m
x
和my为偶应力；σ
x
、σy、σ
xy
和σ
yx
为对应于传统正应力和剪应力
[0026]
在弹性情况下
[0027]
σ＝[d]ε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0028]
[d]为弹性矩阵
[0029]
[0030]
设k-块状材料的体积模量、g-为剪切模量，上式中系数为
[0031]a22
＝a
11
[0032]g11
＝g gc,g
12
＝g-gc,g
22
＝g
11
[0033][0034]
其中，a，b分别为材料的固有尺度(如图3所示)；e、ν分别为岩块的弹性模量和泊松比；gc为cosserat剪切模量；
[0035]
将传统非连续变形分析块体的变量(u,v)
t
进行扩充以包括转动位移wc，使得在非连续变形分析实现cosserat块状模型，简洁起见，在块体的位移函数为一阶完备的多项式的情况下进行推导，非连续变形分析块体内任一点(x,y)的位移(u,v,wc)
t
的表达式如下
[0036][0037]
则位移转换矩阵[t]如下式所示
[0038][0039]
单元应变矩阵的表达式如下
[0040][0041]
记
[0042]
[ε]＝[b][d]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0043]
[σ]＝[d][b][d]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0044]
其中，[d]已由(4)式给出，[b]的表达式如下
[0045][0046]
则块体弹性应变能πe的表达式如下
[0047][0048]
上式积分块体单元内进行，t为厚度，块体单元i的弹性应变能计算公式如下
[0049][0050]
通过对单元应变能πe求导，得到块体单元的刚度矩阵[k
ii
]如下
[0051][0052]
作为优选，所述根据所述非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与所述非连续变形分析块体相对应的力学行为参数的步骤过程中，所述刚度矩阵中每一元素均通过单纯形积分解析得到。
[0053]
作为优选，所述根据所述非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与所述非连续变形分析块体相对应的力学行为参数的步骤过程中，所述力学行为参数包括位移、应变、应力中的一个或者几个参数。
[0054]
作为优选，所述针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级双组斜交节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵的步骤过程中，对于惯性矩阵和接触计算相关的矩阵，因为位移变量中的转动位移wc不参与计算，各核心子矩阵的计算与组装流程与常规的非连续变形分析相同。
[0055]
为了达到上述第二个目的，本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的装置的技术方案如下：
[0056]
本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的装置包括：
[0057]
几何模型获取模块，用于获取待模拟岩石工程结构的几何模型；
[0058]
块体切割模块，用于针对所述待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，所述非连续变形分析块体的节理构成所述非连续变形分析块体的接触边界；
[0059]
模型化处理模块，用于针对每个所述每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理，使得所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理为cm级尺度；
[0060]
刚度矩阵获取模块，用于针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级周期性重复块状节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵；
[0061]
求解和分析模块，用于根据所述非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与所述非连续变形分析块体相对应的力学行为参数。
[0062]
为了达到上述第三个目的，本发明提供的计算机可读存储介质的技术方案如下：
[0063]
本发明提供的计算机可读存储介质上存储有模拟节理化块状岩体力学行为的程序，所述模拟节理化块状岩体力学行为的程序在被处理器执行时，实现本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法的步骤。
[0064]
为了达到上述第四个目的，本发明提供的电子设备的技术方案如下：
[0065]
本发明提供的电子设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有模拟节理化块状岩体力学行为的程序，所述模拟节理化块状岩体力学行为的程序在被所述处理器执行时，实现本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法的步骤。
[0066]
本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法、装置、介质及设备以非连续变形分析方法为主体程序架构，充分发挥其“显式”模拟节理非连续大变形接触力学行为的优势，将部分节理以“显式”的方式纳入计算模型，这些“显式”纳入计算模型的节理切割岩体形成的厚度为m级；m间距的节理切割计算模型生成dda块体，形成高度节理化块状岩体结构的基本架构；对于m级尺度的dda块体(其中含有大量cm级间距的节理)，则采用cosserat介质块状模型进行宏观等效模拟；这样建立连续-非连续耦合的双尺度模型，可以实现对高度节理化块状结构岩体更为精确和高效的模拟。本发明能够充分反映节理对岩体变形和强度两个方面的影响，从而充分反映节理对工程岩体变形和稳定的控制效应；同时，又有效地避免将所有的节理纳入计算模型，兼顾的计算效率和求解精度。
附图说明
[0067]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0068]
图1为本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法步骤流程图；
[0069]
图2为本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法涉及的岩石模型示意图，其中，图2a表示块状岩体，图2b表示完整的岩石，图2c表示非连续变形分析离散块体模型，图2d表示双尺度模型；
[0070]
图3为本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法涉及的cosserat介质微元体示意图；
[0071]
图4为本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法涉及的两组斜交节理岩体代表性单元；
[0072]
图5为本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的装置中各功能模块之间的信号流向关系示意图；
[0073]
图6为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的模拟节理化块状岩体力学行为的设备结构示意图。
具体实施方式
[0074]
本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种模拟节理化块状岩体力学行为的方
法、装置、介质及设备，其采用非连续变形分析的框架下实现cosserat介质力学模型，建立连续-非连续耦合的双尺度模型，从而可以实现对节理化块状岩体更为精确和高效的模拟，从而更加适于实用。、
[0075]
发明人经过艰苦卓绝的努力，发现：
[0076]
对于节理的模拟一般有采用以goodman单元为代表的节理单元的“显式”方式和建立以遍布节理模型为代表的宏观复合等效模型的“隐式”方式。显然，当节理密集发育时，应用节理单元进行“显式”分析相当困难和麻烦，而“隐式”方法将节理岩体等效为具有各向异性特征的连续体求解则非常方便，但其前提是等效模型必须合理和有效。
[0077]
绝大部分节理岩体等效模型基于传统连续介质理论构建，传统连续介质理论建立在均质、连续的基本假设之上，所以其求解的正确及精确程度依赖于材料对均匀性假定的满足程度。1977年，zienkiewicz等人提出并得到广泛应用的遍布节理模型即属于此类。遍布节理模型考虑了节理对岩体强度特性的影响，但并没有考虑节理对岩体变形特性的影响。事实上，节理的存在使得工程岩体具有明显的宏观特征尺度和结构性，这是传统连续介质力学所无法考虑的。cosserat介质理论由于可以考虑特征尺度的影响从而较一般连续介质理论更为精确且更具有一般性，在节理岩体力学特性的数值模拟中具有理论上的优越性。
[0078]
对于高度节理化块状结构岩体而言，由于节理间距尺度与工程结构特征尺寸的客观差异，且受限于计算规模和求解效率，无论是基于连续介质力学分析方法，还是离散介质力学分析方法，都难以做到真实地模拟岩体中实际存在的每一条节理。因此，就节理岩体中工程结构的力学计算而言，采用宏观等效力学模型是目前不可或缺的一种有效途径。cosserat介质模型相对于一般连续介质理论模型而言具有明显的优势。然而，目前关于cosserat模拟节理岩体方面的研究工作均是在连续介质力学的框架下开展；囿于连续介质力学固有的局限性，无法真实的模拟节理的张开、滑移等非连续大变形特征。因此，对于高度节理化块状结构岩体的模拟，利用dda方法和cosserat理论的优势，考虑以m级间距的节理切割计算模型，形成块状岩体结构的基本架构；对于节理之间厚度为m级的岩块，其中含有cm级的节理，则采用cosserat块状模型进行宏观等效模拟；这样非连续变形分析的框架下实现cosserat块状模型，建立连续-非连续耦合的双尺度模型，从而可以实现对高度节理化块状结构岩体更为精确和高效的模拟。
[0079]
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的模拟节理化块状岩体力学行为的方法、装置、介质及设备，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0080]
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，具体的理解为：可以同时包含有a与b，可以单独存在a，也可以单独存在b，能够具备上述三种任一种情况。
[0081]
模拟节理化块状岩体力学行为的方法
[0082]
参见附图1-附图4，本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法包括以下步骤：
[0083]
获取待模拟岩石工程结构的几何模型；
[0084]
针对所述待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，所述非连续变形分析块体的节理构成所述非连续变形分析块体的接触边界；
[0085]
针对每个所述每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理，使得所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理为cm级尺度；
[0086]
针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级周期性重复块状节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵；
[0087]
根据所述非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与所述非连续变形分析块体相对应的力学行为参数。
[0088]
本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法以非连续变形分析方法为主体程序架构，充分发挥其“显式”模拟节理非连续大变形接触力学行为的优势，将部分节理以“显式”的方式纳入计算模型，这些“显式”纳入计算模型的节理切割岩体形成的厚度为m级；m间距的节理切割计算模型生成dda块体，形成高度节理化块状岩体结构的基本架构；对于m级尺度的dda块体(其中含有大量cm级间距的节理)，则采用cosserat介质块状模型进行宏观等效模拟；这样建立连续-非连续耦合的双尺度模型，可以实现对高度节理化块状结构岩体更为精确和高效的模拟。本发明能够充分反映节理对岩体变形和强度两个方面的影响，从而充分反映节理对工程岩体变形和稳定的控制效应；同时，又有效地避免将所有的节理纳入计算模型，兼顾的计算效率和求解精度。
[0089]
其中，图2a所示为作为简化示意的高度节理化块状结构岩体，其中节理间距为厘米级。图2b为不含节理的完整岩石，先采用间距为m级的节理切割如图2b所示的完整岩石，形成了高度节理化块状结构的基本架构，得到如图2c所示可用于非连续变形分析(dda)的非连续块体模型，此模型“显式”的纳入了部分节理，且可以模拟节理的张开、滑移等非连续大变形特征；但是，由于此时节理的间距为米级，故而得到的概化模型还较为“粗糙”。在图2c的基础上更进一步，采用cosserat模型来刻画包含厘米级节理的离散块体的力学行为，即高度节理化块状结构的特征尺度的影响，即对图2c中的“非连续变形分析块体(dda block)”赋予高度节理化块状结构，将其改造成具备高度节理化块状结构岩体变形与强度特性的cosserat介质，这样就得到图2d所示的基于连续-非连续耦合的双尺度模型——在连续介质力学架构下通过宏观等效力学模型模拟间距为cm级节理的力学效应，在非连续变形分析架构下“显式”模拟间距为m级尺度节理的力学效应。
[0090]
其中，针对待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，非连续变形分析块体的节理构成非连续变形分析块体的接触边界的步骤过程中，切割的方法为“显式”块体切割方法。
[0091]
其中，针对每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理，使得非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理为cm级尺度的步骤过程中，模型化处理采用的模型为cosserat块状模型，模型化处理的方法为采用cosserat块状模型以宏观等效的方式进行“隐式”模拟；
[0092]
其中，采用cosserat块状模型以宏观等效的方式进行“隐式”模拟的步骤过程中，非连续变形分析块体内包含的节理化块状岩体满足的条件包括：节理岩体视为由完整岩石和分割岩体的节理周期性重复所形成的复合结构体；岩石为均质和各向同性；节理组内的节理平直且平行发育，并具有相同的力学特性；节理组内的节理间距相等；变形与曲率都是无限小。
[0093]
其中，针对非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级周期性重复块状节理进行数学模拟，获取非连续变形分析块体的刚度矩阵具体包括以下步骤：
[0094]
设平动位移分别为u、v，ωc为转动位移，则在整体坐标系下的应变及曲率为
[0095][0096][0097][0098]
其中，ε
x
、εy、ε
xy
和ε
yx
为对应于传统正应力和剪应力的应变；κ
x
和κy是对应于偶应力的变形，称为曲率。
[0099]
在块状模型中，因为坐标系下两坐标轴方向都有微结构，故选取分析单元体表面都有偶应力，考虑微元体力与力偶平衡，有平衡方程如下
[0100][0101][0102][0103]
上式中f
x
,fy,m,分别为体积力与体积力偶，m
x
和my为偶应力；σ
x
、σy、σ
xy
和σ
yx
为对应于传统正应力和剪应力
[0104]
在弹性情况下
[0105]
σ＝[d]ε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0106]
[d]为弹性矩阵
[0107][0108]
设k-块状材料的体积模量、g-为剪切模量，上式中系数为
[0109]a22
＝a
11
[0110]g11
＝g gc,g
12
＝g-gc,g
22
＝g
11
[0111][0112]
其中，a，b分别为材料的固有尺度(如图3所示)；e、ν分别为岩块的弹性模量和泊松比；gc为cosserat剪切模量；
[0113]
将传统非连续变形分析块体的变量(u,v)
t
进行扩充以包括转动位移wc，使得在非连续变形分析实现cosserat块状模型，简洁起见，在块体的位移函数为一阶完备的多项式的情况下进行推导，非连续变形分析块体内任一点(x,y)的位移(u,v,wc)
t
的表达式如下
[0114][0115]
则位移转换矩阵[t]如下式所示
[0116][0117]
单元应变矩阵的表达式如下
[0118][0119]
记
[0120]
[ε]＝[b][d]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0121]
[σ]＝[d][b][d]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0122]
其中，[d]已由(4)式给出，[b]的表达式如下
[0123][0124]
则块体弹性应变能πe的表达式如下
[0125][0126]
上式积分块体单元内进行，t为厚度，块体单元i的弹性应变能计算公式如下
[0127][0128]
通过对单元应变能πe求导，得到块体单元的刚度矩阵[k
ii
]如下
[0129][0130]
其中，根据非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与非连续变形分析块体相对应的力学行为参数的步骤过程中，刚度矩阵中每一元素均通过单纯形积分解析得到。
[0131]
其中，根据非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分析，得到与非连续变形分析块体相对应的力学行为参数的步骤过程中，力学行为参数包括位移、应变、应力中的一个或者几个参数。
[0132]
其中，针对非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级双组斜交节理进行数学模拟，获取非连续变形分析块体的刚度矩阵的步骤过程中，对于惯性矩阵和接触计算相关的矩阵，因为位移变量中的转动位移wc不参与计算，各核心子矩阵的计算与组装流程与常规的非连续变形分析相同。
[0133]
模拟节理化块状岩体力学行为的装置
[0134]
参见附图5，本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的装置包括：
[0135]
本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的装置包括：
[0136]
几何模型获取模块，用于获取待模拟岩石工程结构的几何模型；
[0137]
块体切割模块，用于针对所述待模拟岩石工程结构的几何模型进行块体切割，使得切割所得的待模拟岩石工程结构相邻节理之间的间距为m级尺度，生成非连续变形分析块体，所述非连续变形分析块体的节理构成所述非连续变形分析块体的接触边界；
[0138]
模型化处理模块，用于针对每个所述每个非连续变形分析块体，进行模型化处理，得到所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理，使得所述非连续变形分析块体内包含的周期性重复块状节理为cm级尺度；
[0139]
刚度矩阵获取模块，用于针对所述非连续变形分析块体涉及的m级尺度节理、cm级周期性重复块状节理进行数学模拟，获取所述非连续变形分析块体的刚度矩阵；
[0140]
求解和分析模块，用于根据所述非连续变形分析块体的刚度矩阵进行求解和分
析，得到与所述非连续变形分析块体相对应的力学行为参数。
[0141]
本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的装置以非连续变形分析方法为主体程序架构，充分发挥其“显式”模拟节理非连续大变形接触力学行为的优势，将部分节理以“显式”的方式纳入计算模型，这些“显式”纳入计算模型的节理切割岩体形成的厚度为m级；m间距的节理切割计算模型生成dda块体，形成高度节理化块状岩体结构的基本架构；对于m级尺度的dda块体(其中含有大量cm级间距的节理)，则采用cosserat介质块状模型进行宏观等效模拟；这样建立连续-非连续耦合的双尺度模型，可以实现对高度节理化块状结构岩体更为精确和高效的模拟。本发明能够充分反映节理对岩体变形和强度两个方面的影响，从而充分反映节理对工程岩体变形和稳定的控制效应；同时，又有效地避免将所有的节理纳入计算模型，兼顾的计算效率和求解精度。
[0142]
计算机可读存储介质
[0143]
本发明提供的计算机可读存储介质上存储有模拟节理化块状岩体力学行为的程序，模拟节理化块状岩体力学行为的程序在被处理器执行时，实现本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法的步骤。
[0144]
本发明提供的计算机可读存储介质以非连续变形分析方法为主体程序架构，充分发挥其“显式”模拟节理非连续大变形接触力学行为的优势，将部分节理以“显式”的方式纳入计算模型，这些“显式”纳入计算模型的节理切割岩体形成的厚度为m级；m间距的节理切割计算模型生成dda块体，形成高度节理化块状岩体结构的基本架构；对于m级尺度的dda块体(其中含有大量cm级间距的节理)，则采用cosserat介质块状模型进行宏观等效模拟；这样建立连续-非连续耦合的双尺度模型，可以实现对高度节理化块状结构岩体更为精确和高效的模拟。本发明能够充分反映节理对岩体变形和强度两个方面的影响，从而充分反映节理对工程岩体变形和稳定的控制效应；同时，又有效地避免将所有的节理纳入计算模型，兼顾的计算效率和求解精度。
[0145]
电子设备
[0146]
本发明提供的电子设备包括存储器和处理器，存储器上存储有模拟节理化块状岩体力学行为的程序，模拟节理化块状岩体力学行为的程序在被处理器执行时，实现本发明提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法的步骤。
[0147]
本发明提供的电子设备以非连续变形分析方法为主体程序架构，充分发挥其“显式”模拟节理非连续大变形接触力学行为的优势，将部分节理以“显式”的方式纳入计算模型，这些“显式”纳入计算模型的节理切割岩体形成的厚度为m级；m间距的节理切割计算模型生成dda块体，形成高度节理化块状岩体结构的基本架构；对于m级尺度的dda块体(其中含有大量cm级间距的节理)，则采用cosserat介质块状模型进行宏观等效模拟；这样建立连续-非连续耦合的双尺度模型，可以实现对高度节理化块状结构岩体更为精确和高效的模拟。本发明能够充分反映节理对岩体变形和强度两个方面的影响，从而充分反映节理对工程岩体变形和稳定的控制效应；同时，又有效地避免将所有的节理纳入计算模型，兼顾的计算效率和求解精度。
[0148]
参照图6，图6为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的模拟节理化块状岩体力学行为的设备结构示意图。
[0149]
如图6所示，该模拟节理化块状岩体力学行为的设备可以包括：处理器1001，例如
中央处理器(central processing unit，cpu)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(wireless-fidelity，wi-fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(random access memory，ram)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
[0150]
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对模拟节理化块状岩体力学行为的设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0151]
如图6所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及模拟节理化块状岩体力学行为的程序。
[0152]
在图6所示的模拟节理化块状岩体力学行为的设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明模拟节理化块状岩体力学行为的设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在模拟节理化块状岩体力学行为的设备中，模拟节理化块状岩体力学行为的设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的模拟节理化块状岩体力学行为的程序，并执行本发明实施例提供的模拟节理化块状岩体力学行为的方法。
[0153]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0154]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。