元素百科介绍了科学家揭示塑性应变累积岩体逐渐破坏强度的标准。岩体强度标准的表达是岩体工程地质动力学的关键基础理论问题。现阶段常用的岩体强度标准大多描述了破坏瞬间岩体的抗压、剪切或抗拉能力,不考虑岩体的渐进破坏过程;很难描述自然界和实验室岩体的真实力学行为,如锦屏边坡深裂缝的形成和演化,以及深埋洞室开挖中脆性“楔形”岩体的爆炸和破坏。在这一领域的研究中,提出了能够考虑岩体渐进破坏的强度模型。

近日,在导师齐生文的指导下,中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程实验室工程地质力学组博士生郭松峰以“深裂缝岩体围压效应”为方向,对裂缝岩体的工程地质力学行为进行了深入研究。本研究设计了循环加载试验,并根据试验结果提出了基于塑性应变积累的渐进破坏抗剪强度标准。在试验过程中,研究人员通过不同塑性应变样品的加载和卸载,测试了累积损伤过程中的强度和变形参数,发现粘合力和摩擦角是塑性应变函数:随着塑性应变的增加,粘合力逐渐减弱,摩擦角逐渐增强,变形模量逐渐减少;通过巴西分裂和直拉试验,抗拉强度随塑性变形迅速消失。因此,本研究在抗剪强度标准的基础上,增加了基于塑性应变积累的渐进破坏强度标准,包括岩体拉伸和剪切两种力学行为。
研究人员利用基于上述标准开发的软件模块,模拟了加拿大深层地下工程实验室。在模拟过程中,研究人员发现,它不仅可以模拟楔形的破坏形状,还可以重现高应力地区高储能岩体的独特破坏现象,如张拉脆性破坏机制、小湾高拱坝坝基开挖葱皮破裂、金屏一级高拱坝边坡左岸深度裂缝、金屏二级强岩爆等。该结果可以为揭示许多岩体破坏形成机制、预测未来演化路径和制定相关工程计划提供参考。本研究还利用Gaussian的分布来表示不同矿物成分的变形、强度和其他力学参数的不均匀性。结合提出的强度标准和连续介质理论,成功地模拟了不均匀岩体开裂和裂纹扩展的渐进破裂过程。

