(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111478591.X (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所 地址 430071 湖北省武汉市武昌区水果湖 街小洪山2号 (72)发明人 卞康　陈彦安　刘建　刘振平　 艾飞　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 代理人 田灵菲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种反映岩石吸水软化效应的全阶段本构 模型建立方法 (57)摘要 一种反映岩石吸水软化效应的全阶段本构 模型建立方法， 所述方法包括步骤： 建立岩石的 屈服前本构关系表达式； 建立所述岩石的屈服后 本构关系表达式； 根据所述屈服前本构关系表达 式和所述屈服后本构关系表达式建立岩石全阶 段本构模型。 本申请提供的一种反映岩石吸水软 化效应的全阶段本构模型建立方法适用于模拟 压密段非线性特征明显的情况， 可以为岩体工程 的稳定性评价和优化设计提供技 术支持。 权利要求书2页 说明书14页 附图2页 CN 114266141 A 2022.04.01 CN 114266141 A 1.一种反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征在于， 所述方法包 括步骤： 建立岩石的屈服前本构关系表达式； 建立所述岩石的屈服后本构关系表达式； 根据所述屈服前本构关系表达式和所述屈服后本构关系表达式建立岩石全阶段本构 模型。 2.权利要求1所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征在于， 所述建立岩石的屈服前本构关系表达式包括 步骤： 建立各向同性应力条件下 所述岩石的第一本构关系表达式； 根据所述第一本构关系表达式建立各向异性应力条件下所述岩石的第二本构关系表 达式； 求解所述第二本构关系表达式的参数。 3.根据权利要求2所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征 在于， 所述建立各向同性应力条件下 所述岩石的第一本构关系表达式包括 步骤： 获取所述岩石中软体部分的第一基础本构关系表达式； 获取所述岩石中硬 体部分的第二基础本构关系表达式； 根据所述第一基础本构关系表达式和所述第二基础本构关系表达式建立所述第一本 构关系表达式。 4.根据权利要求3所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征 在于， 所述第一本构关系表达式为： 其中， V和V0分别表示当前应力状态下和无应力状态下材料的总体积， γt和γe分别表 示岩石的软体部分比例和硬体部分比例， Ke和Kt分别表示硬体部分体积模量和软体部分体 积模量， σh表示各向同性应力的名义应力， D表示损伤变量， 下标0、 e、 t分别表示无应力状 态、 硬体部分和软体部分。 5.根据权利要求2所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征 在于， 所述根据所述第一本构关系表达式建立各向异性应力条件下所述岩石的第二本构关 系表达式包括 步骤： 获取所述第一本构关系表达式； 获取任意方向主应 变表达式； 根据所述第一本构关系表达式和所述任意方向主应变表达式建立各主应力分量方向 的应力应 变关系表达式； 获取边界条件表达式； 根据所述应力应 变关系表达式和所述 边界条件表达式建立应力应 变边界关系表达式； 获取损伤因子表达式； 根据所述应力应 变边界关系表达式和所述损伤因子表达式建立应力应 变特性表达式。 6.根据权利要求5所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征 在于， 所述应力应 变特性表达式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114266141 A 2其中， ε1表示第一主应变， E0和Ew分别表示岩 石浸水前、 后的弹性模 量， γt表示岩石中软 体部分比例， Ee表示硬体部分杨氏模量， Et表示软体部分杨氏模量， σ1、 σ2和σ3分别表示三个 主应力， μ表示岩石泊松比。 7.权利要求2所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征在于， 所述求解所述第二本构关系表达式的参数包括 步骤： 获取应力应 变特性表达式； 绘制所述应力应 变特性表达式的曲线图； 找出所述曲线图的线弹性变形阶段曲线； 使用线弹性变形阶段直线拟合所述线弹性变形阶段曲线； 求解所述线弹性变形阶段直线与所述曲线图横坐标的交点； 根据所述交点 求解软体部分比例； 求解所述线弹性变形阶段直线的斜 率； 根据所述 斜率求解硬体部分杨氏模量； 获取所述线弹性变形阶段曲线的压密段应力应 变数据； 根据所述压密段应力应 变数据求 解软体部分杨氏模量。 8.权利要求1所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征在于， 所述建立所述岩石的屈服后本构关系表达式包括 步骤： 建立所述岩石的损伤本构关系表达式； 建立所述岩石的破坏准则表达式； 根据所述损伤本构关系表达式和所述破坏准则表达式建立屈服后本构关系表达式。 9.权利要求1所述的反映岩石吸水软化效应的全阶段本构模型建立方法， 其特征在于， 所述根据所述屈 服前本构关系表达式和所述屈 服后本构关系表达式建立岩石全阶段本构 模型包括 步骤： 获取所述屈服前本构关系表达式和所述屈服后本构关系表达式； 获取修正表达式； 获取峰值 点边界条件表达式； 获取屈服 点边界条件表达式； 根据所述屈服前本构关系表达 式、 所述屈服后本构关系表达 式、 所述修正表达 式、 所述 峰值点边界条件表达式和所述屈服 点边界条件表达式建立所述岩石全阶段本构模型。 10.一种岩石全阶段本构模型建立装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 第一建立模块， 用于建立岩石的屈服前本构关系表达式； 第二建立模块， 用于建立所述岩石的屈服后本构关系表达式； 第三建立模块， 用于根据所述屈服前本构关系表达 式和所述屈服后本构关系表达 式建 立岩石全阶段本构模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114266141 A 3