1.一种岩体节理单元力学参数的取值方法,其特征在于,包括以下步骤:S1基于室内岩石基本力学试验,获取完整岩石力学参数;S2根据岩体质量分级标准对工程岩体进行岩体等级划分,获取等效岩体力学参数;S3根据Mohr-Coulomb准则和关联流动法则,推导节理单元的弹塑性刚度矩阵;S4根据均匀化理论,代入完整岩石力学参数、等效岩体力学参数以及节理单元的弹塑性刚度矩阵计算节理单元强度参数,同时,基于极限应变理论以及等效岩体力学参数计算等效岩体极限应变;S5根据所述等效岩体极限应变、节理单元强度参数计算节理单元断裂能,并以此确定节理单元力学参数;步骤S3包括以下步骤:S31构建屈服函数f和第一材料参数m(κ)与第二材料参数σ c (κ)表达式,选择Mohr-Coulomb准则作为节理单元的屈服准则,构建屈服函数:f(σ 1 ,σ 3 ,κ)=m(κ)σ 1 -σ 3 -σ c (κ)=0式中,σ 1 和σ 3 分别是材料的最大主应力和最小主应力,内变量κ表征材料的硬化程度;S32构建节理单元的弹塑性刚度矩阵,其中,塑性变形采用与屈服面相关联的流动法则,所述节理单元的弹塑性刚度矩阵[K ep ]的计算模型如下:式中,[K e ]为节理单元的弹性刚度矩阵,R为硬化模量,σ为节理单元应力的矢量表示;步骤S4包括以下步骤:S41求解节理单元刚度:根据连续介质的刚度等效原则,求解节理单元的法向刚度K N 和切向刚度K S ;S42求解节理单元抗拉强度和抗剪强度:根据均匀化理论要求,节理单元和等效岩体单元的屈服点保持一致,构建节理单元的抗拉强度f t 、初始粘聚力c 0 和初始内摩擦力 的计算公式。
2.根据权利要求1所述的一种岩体节理单元力学参数的取值方法,其特征在于,步骤S1中,所述室内岩石基本力学试验包括岩石单轴压缩和岩石巴西劈裂试验,根据岩石单轴压缩试验获取完整岩石的弹性模量E r 和泊松比v r ;根据岩石巴西劈裂试验获取完整岩石的抗拉强度
3.根据权利要求1所述的一种岩体节理单元力学参数的取值方法,其特征在于,步骤S2中,所述等效岩体力学参数包括弹性模量E m 、泊松比v m 、粘聚力c m 、内摩擦角 和抗拉强度
4.根据权利要求1所述的一种岩体节理单元力学参数的取值方法,其特征在于,所述节理单元的法向刚度K N 和切向刚度K S 的计算公式如下:式中, h为等效岩体单元的厚度,E r 和v r 分别为完整岩石的弹性模量和泊松比,E m 和v m 分别为等效岩体的弹性模量和泊松比;所述节理单元的抗拉强度f t 、初始粘聚力c 0 和初始内摩擦力 的计算公式分别为:式中, c m 和 分别为等效岩体单元的抗拉强度、粘聚力和内摩擦角, 为等效岩体在初始屈服点的剪应变。
5.根据权利要求1所述的一种岩体节理单元力学参数的取值方法,其特征在于,步骤S5中,节理单元断裂能包括I型断裂能G I 和II型断裂能G II ,其计算公式为:式中,f s 和f s '分别为节理单元的初始抗剪强度和残余抗剪强度;Δε和Δγ分别为节理单元从初始屈服点至破坏点的法向累积应变和切向累积应变。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种岩体节理单元力学参数的取值方法,其特征在于,还包括:基于有限-离散元耦合软件,对单轴压缩和巴西劈裂试验进行数值模拟,验证所述节理单元力学参数取值的适用性和合理性。
7.一种岩体节理单元力学参数的取值系统,其特征在于,用于实现权利要求1-6任一项所述的一种岩体节理单元力学参数的取值方法。