基于Normal分布的巖石統計熱損傷本構模型研究

朱振南，蔣國盛，田紅，吳文兵,2，梁榮柱,2，竇斌

(1.中國地質大學(武漢)工程學院，湖北 武漢，430074；2.浙江大學 濱海和城市巖土工程研究中心，浙江 杭州，310058)

隨著高放核廢料地下深埋處置、干熱巖地熱資源開發和礦產資源深部開采等高溫巖體工程的進一步發展，人們對高溫作用下或高溫作用后巖石物理力學特征的相關研究越來越多。與常溫狀態下相比，高溫下或高溫后巖石的力學性質通常會發生劣化，進而影響地下高溫巖體工程的穩定與安全。研究者從不同角度和層次，通過宏觀及微觀試驗研究了溫度對巖石物理力學性質的影響。通過宏觀力學試驗研究發現花崗 巖[1-3]、大理巖[4-6]、砂巖[7-9]、黏土巖[10]等的力學性能如彈性模量、抗壓強度隨溫度升高而呈現出弱化的趨勢。PENG等[11-13]利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測得出，不同巖石內部的微裂紋會隨溫度的升高而不斷生成、擴展、增多，并且微裂紋類型由晶間裂紋逐漸轉變為穿晶裂紋。這些試驗研究揭示了溫度對巖石具有熱損傷作用，因此，在高溫巖體工程設計與計算中，為了更精確地描述巖石的力學行為，采用考慮溫度效應的巖石本構模型十分必要。目前，考慮溫度作用的本構模型主要分3 大類：1)基于損傷理論和熱彈性理論建立的熱彈塑性損傷模型[14-16]；2)基于蠕變試驗和熱黏塑性理論建立的流變模型[17-18]；3)基于統計分布建立的巖石熱損傷本構模型[19-20]。統計損傷本構模型可以直接而又準確地描述巖石損傷演化過程的缺陷，從而更好地刻畫巖石損傷的力學機制，因而該類模型較前2 類模型具有明顯的優勢。……