1.一种基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断方法,其特征在于,所述方法包括:基于层状岩石微结构张量的偏量和偏应力张量确定层状岩石的各向异性状态参数A,A表征外荷载与材料组构方向相互作用;
确定笛卡尔坐标系下深部层状岩石裂缝尖端的I型应力强度因子KI和II型应力强度因子KII;
在的情况下,确定所述深部层状岩石裂缝将发生扩展;
其中,;;
KIIC0, KIIC1, KIIC2与μ0, μ1, μ2为材料参数,基于多组不同层理倾角的层状岩石的II型断裂测试结果,采用数值逼近方法求取得到KIIC0, KIIC1, KIIC2与μ0, μ1, μ2的最优解;
基于层状岩石微结构张量的偏量和偏应力张量确定层状岩石的各向异性状态参数A,包括:基于以下公式计算材料的各向异性状态参数A:
;
其中,θ表示的层状岩石荷载的最大主应力方向与层理法线方向夹角;表示单位化偏应力张量,表示层状岩石微结构张量的偏量,T表示T应力;r表示裂缝尖端附近点极坐标半径;i、j表示二阶矩阵中的位置。
2.根据权利要求1所述的基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断方法,其特征在于,所述方法还包括:基于下式计算单位化偏应力张量:;
其中,偏应力张量;
深部层状岩石裂缝尖端附近点的单元体上应力张量为。
3.根据权利要求1所述的基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断方法,其特征在于,所述方法还包括:基于下式计算层状岩石微结构张量的偏量:;
;Q为坐标转换矩阵,i、j、k、l表示二阶矩阵中的位置;是在材料主轴方向上的微结构张量分量;
其中,偏微结构张量 δij被定义为当 i=j时,δij=1否则,δij=0;Fij为材料微结构张量的具体分量值。
4.根据权利要求3所述的基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断方法,其特征在于,所述方法还包括:基于以下公式和所述多组不同层理倾角的层状岩石I型断裂测试结果,采用数值逼近方法求取KⅠC0、 KⅠC1、 KⅠC2和Δ对应的最优解:;
其中,α表示测试结果中裂缝扩展方向与层理方向夹角,表示测试结果中得到的纯I型断裂韧度,KⅠC0, KⅠC1, KⅠC2是材料参数,参数Δ用于定量描述层状岩石材料本身的初始各向异性程度。
5.一种基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断装置,其特征在于,所述装置包括:第一确定模块,用于基于层状岩石微结构张量的偏量和偏应力张量确定层状岩石的各向异性状态参数A,A表征外荷载与材料组构方向相互作用;
第二确定模块,用于确定笛卡尔坐标系下深部层状岩石裂缝尖端的I型应力强度因子KI和II型应力强度因子KII;
第三确定模块,用于在的情况下,确定所述深部层状岩石裂缝将发生扩展;
其中,;;
KIIC0, KIIC1, KIIC2与μ0, μ1, μ2为材料参数,基于多组不同层理倾角的层状岩石的II型断裂测试结果,采用数值逼近方法求取得到对应的最优解;
所述第一确定模块,具体用于:
基于以下公式计算材料的各向异性状态参数A:
;
其中,θ表示的层状岩石荷载的最大主应力方向与层理法线方向夹角;表示单位化偏应力张量,表示层状岩石微结构张量的偏量,T表示T应力;r表示裂缝尖端附近点极坐标半径;i、j表示二阶矩阵中的位置。
6.根据权利要求5所述的基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断装置,其特征在于,所述装置还包括:第一计算模块,用于基于下式计算单位化偏应力张量:;
其中,偏应力张量;
深部层状岩石裂缝尖端单元体上的应力张量为。
7.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4任一项所述的基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断方法。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断方法。
9.一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令,其特征在于,该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-4中任一所述的基于微结构张量的深部层状岩石裂缝扩展判断方法中的步骤。