申请/专利权人：武汉大学

申请日：2021-04-21

公开（公告）日：2021-07-27

公开（公告）号：CN113177248A

主分类号：G06F30/13(20200101)

分类号：G06F30/13(20200101);G06F30/23(20200101);G06F111/10(20200101);G06F119/14(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.07.19#授权;2021.08.13#实质审查的生效;2021.07.27#公开

摘要：本发明公开了一种隧道围岩破裂碎胀大变形失稳灾变过程2D‑FDEM数值模拟方法，模拟步骤包括建模及赋参、地应力施加、地应力平衡和核心材料软化卸荷。针对上述模拟步骤，本发明提出了：①一种节点力反向施加技术和坐标转换方法，使得任意倾角的地应力能够施加于具有任意形状边界的模型上；②一种新型迟滞阻尼模型及相应的临界阻尼系数取值方法，使得地应力加载阶段的动能能够被快速耗散掉；③一种核心材料逐步软化法以模拟隧道准静态开挖卸荷过程并能够反映掌子面径向支撑效应逐渐消失的过程。本发明提供的方法实现了隧道围岩破裂碎胀大变形失稳灾变全过程的模拟，能够捕获围岩裂隙场、应力场和位移场的孕育演化全过程。

主权项：1.隧道围岩破裂碎胀大变形失稳灾变过程2D-FDEM数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.建立计算模型并进行网格划分，将模型分为三个区域，包括核心材料区、网格细化区和远场边界区；模型中包括三角形单元和四边形节理单元，分别对三角形单元和四边形节理单元赋予力学参数，对节点和模型边界赋予对应属性；步骤2.根据所需地应力，计算出所有节点的节点力，将节点力反向施加至对应节点上，此时模型边界自由；步骤3.在模型中施加步骤2的节点力后，模型将产生大量动能，需待系统动能耗散完毕后方可进行开挖的模拟，即为地应力加载平衡阶段；采用迟滞阻尼模型和临界阻尼系数将动能快速耗散掉；步骤4.待步骤3中动能耗散完毕后，固定模型边界以保持住地应力，迟滞阻尼系数设定为实际阻尼值；将核心材料的弹性模量和粘滞阻尼分成至少5万次逐步软化；当上一步软化造成的围岩扰动达到平衡，即不再有新的裂纹产生后方可进行下一步的软化以确保准静态开挖卸荷过程。

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权利要求：

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