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摘要：本发明公开了一种基于RFPA跨尺度研究玄武岩柱力学敏感因素的方法，属于岩石力学与岩土工程领域。本发明首先基于RFPA构建玄武岩柱试件的力学特性影响因素系统、分析及提取破裂机理特征、确定敏感因素次序；其次，设计玄武岩柱隧洞模型的稳定性影响因素系统、探究及提炼破裂机理特征、明确敏感因素次序；最后，从试件尺度到隧洞工程尺度研究玄武岩柱力学性能敏感因素，揭示普适性的规律，获得室内物理试验的方案设置、现场试验的设计施工运营等方面的注意事项及启发，为室内物理试验和现场试验提供理论桥梁，对涉及玄武岩柱的室内物理试验方案设置和工程项目设计、施工和运营具有重要的意义。

主权项：1.一种基于RFPA跨尺度研究玄武岩柱力学敏感因素的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步，玄武岩柱试件的力学特性影响因素分析基于RFPA，通过CT扫描玄武岩柱物理试件或通过绘制获得玄武岩柱的数字图像，然后将数字图像导入RFPA形成玄武岩柱的数值试件；根据玄武岩柱物理试验测量得到的物理力学宏观参数，通过宏观参数转化为细观参数的经验理论公式，获得RFPA中需输入的节理及岩石的材料力学细观参数，其中考虑节理及岩石的非均质性；设置玄武岩柱试件的包括不同模型边界条件及试件形状、节理力学性能、岩石细观本构、次节理组错距比在内的影响因素；对试件施加侧压，在试件顶部逐步施加竖向位移压缩荷载；对试件进行线弹性有限元计算，根据摩尔库伦准则、拉伸破坏准则及相应的细观单元损伤本构关系，对损伤单元进行刚度退化处理；获得不同影响因素下试件的应力应变曲线、峰值强度、等效变形模量；分析试件的峰值强度、等效变形模量随影响因素的变化规律；将结果与相应条件下的室内物理试验进行对比验证；第二步，玄武岩柱试件的破裂机理分析结合玄武岩柱试件的应力应变曲线，寻找应力应变曲线上应力提升段、应力峰值点附近、应力跌落段、残余强度阶段的能反映玄武岩柱试件明显应力转移、破裂发展变化的若干特征点，然后在RFPA中输入这些特征点对应的计算步，调取出相应的试件最小主应力图，通过试件最小主应力图的应力集中区域来分析加载过程中试件的应力状态，以及根据试件最小主应力图的裂纹分布区域来探究试件的破裂特征变化规律，并在RFPA中提取这些特征点对应的计算步的试件损伤图、不同方向的位移图、声发射类别及强度的空间分布图，综合研究玄武岩柱试件的破裂机理；针对不同影响因素的工况，从RFPA中调取相应的计算效果图，分析玄武岩柱试件破裂机理的差异；第三步，玄武岩柱试件的力学特性敏感因素分析根据式13和式14，计算玄武岩柱试件强度各向异性对各因素的敏感系数；根据各因素的敏感系数大小，确定玄武岩柱试件强度各向异性的敏感因素由强到弱的排序；根据式15，计算某柱体倾角玄武岩柱试件强度对各因素的敏感系数；比较各因素的敏感系数大小，确定该柱体倾角玄武岩柱试件强度的敏感因素由强到弱的排序； 式中，A为抗压强度对柱体倾角的敏感度；ΔB为抗压强度变化的百分率；ΔC为柱体倾角变化的百分率；F为强度各向异性对某影响因素的敏感系数；ΔG为某影响因素变化的百分率；Amax为A的最大值；Amin为A的最小值； 式中，H为某柱体倾角玄武岩柱试件强度对某影响因素的敏感系数；ΔI为该柱体倾角玄武岩柱试件抗压强度变化的百分率；ΔJ为该柱体倾角玄武岩柱试件某影响因素变化的百分率；第四步，玄武岩柱隧洞模型的稳定性影响因素分析根据玄武岩柱的实际隧洞工程的节理间距、节理倾角，通过绘制获得隧洞模型的数字图像，然后将数字图像导入RFPA中形成隧洞模型的数值试件；将第一步获得的节理及岩石的材料力学细观参数，作为隧洞模型中需输入的节理及岩石的材料力学细观参数，其中考虑节理及岩石的非均质性；考虑隧洞模型的边界效应，设置包括不同的开挖阶段、节理力学性能、岩石细观本构、次节理组错距比在内的影响因素；沿隧洞轴线方向，对隧洞模型的前后两面施加铰支约束，在隧洞模型的底部亦施加铰支约束，且在隧洞模型的左右两侧施加侧压以及在隧洞模型的顶部施加压应力；对隧洞模型进行离心加载计算；根据式16，计算不同影响因素下隧洞模型的安全系数K；分析隧洞模型的安全系数随影响因素的变化规律； 式中，Step为单元破坏数最大时的计算步数，△g为离心加载系数，γ为材料密度；第五步，玄武岩柱隧洞模型的破裂机理分析根据离心加载计算中能反映隧洞模型的明显应力转移、破裂发展变化的若干声发射突变点，寻找这些声发射突变点附近能反映隧洞模型的渐进应力转移、破裂发展变化的若干计算步，然后在RFPA中输入这些计算步，调取加载过程中这些计算步的隧洞模型最小主应力图；根据隧洞模型最小主应力图的应力集中区域来分析隧洞模型的应力状态，以及通过隧洞模型最小主应力图的裂纹分布区域来探究隧洞模型的破裂特征变化规律，并在RFPA中提取这些计算步的隧洞模型损伤图、不同方向的位移图、声发射类别及强度的空间分布图，综合研究玄武岩柱的隧洞模型破裂机理；针对不同影响因素的工况，从RFPA中调取相应的计算效果图，分析玄武岩柱的隧洞模型破裂机理的区别；将结果与相应条件下的现场试验进行对比验证；第六步，玄武岩柱隧洞模型的稳定性敏感因素分析根据式17，计算某柱体倾角隧洞模型稳定性对各因素的敏感系数；比较各因素的敏感系数大小，确定该柱体倾角隧洞模型稳定性的敏感因素由强到弱的排序； 式中，L为某柱体倾角隧洞模型稳定性对某影响因素的敏感系数；ΔK为该柱体倾角隧洞的安全系数变化的百分率；ΔM为该柱体倾角隧洞的某影响因素变化的百分率；第七步，从试件尺度到隧洞工程尺度对玄武岩柱力学性能进行评估、分析为了进行综合评估和分析，将如下三种排序放在一起展示：第一种，玄武岩柱试件强度各向异性的敏感因素由强到弱的排序，表示试件强度各向异性的敏感因素的普适性规律；第二种，某柱体倾角试件强度的敏感因素由强到弱的排序；第三种，某柱体倾角隧洞模型稳定性的敏感因素由强到弱的排序；选择后两种结果进行针对性的评估，分析它们之间的区别，并总结它们之间的共性特征，从数值试验的角度验证由试件尺度获得的若干敏感因素的相对关系能应用于工程尺度情况；此外，对影响试件和隧洞模型力学性能的各个因素进行分析，获得室内物理试验的方案设置、现场试验的设计施工运营的注意事项及启发。

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