岩石损伤的热-流-力耦合模型及数值模拟研究

"本文主要探讨了岩石损伤过程中的热-流-力（THM）耦合模型及其在实际工程中的应用。作者们基于损伤力学理论，提出了一个考虑损伤变量的THM耦合模型，并通过数值模拟验证了模型的正确性和适用性。研究发现，水压力对岩石损伤有显著影响，能扩大拉伸损伤区域，加重损伤程度，但对剪切损伤有抑制作用。" 在深入理解岩石损伤过程中的THM耦合模型之前，我们需要先了解什么是耦合模型。耦合模型是指在多物理场相互作用的情况下，如热力学、流体力学和力学，通过数学方程将这些物理场之间的相互影响和转换关系进行建模。在岩石力学中，这种耦合尤其重要，因为岩石在受力、温度变化或流体渗透时，其性能会显著改变。 文章指出，岩石损伤通常与温度、流体流动和机械应力紧密相关。在深部采矿和其他地下工程中，岩石可能经历复杂的热-流-力交互作用，例如由于钻爆作业、地温变化或地下水活动等。为了模拟这些复杂现象，作者们在损伤力学的基础上建立了一个新的THM耦合模型。在这个模型中，损伤变量被引入到多场耦合分析方程中，以反映岩石在热、流、力共同作用下的损伤演化。 为了验证模型的有效性，作者们通过数值模拟的方法，比较了模型预测的结果与均匀弹性介质的耦合响应。数值模拟是一种强大的工具，可以用来解决复杂非线性问题，如岩石损伤的动态过程。通过这种方式，他们证明了所提出的THM耦合模型能够准确地描述岩石在不同条件下的损伤行为。 进一步的数值模拟研究表明，水压力对岩石的损伤有着显著影响。当水压力增加时，岩石中的拉伸损伤区域扩大，损伤程度加剧，这可能导致岩石结构的稳定性降低。同时，水压力对剪切损伤有抑制作用，这意味着在水压环境下，岩石可能更倾向于沿拉伸方向破裂，而不是剪切破裂。这一发现对于理解和预测地下水活动对地下工程稳定性的影响至关重要。 "岩石损伤过程中的热-流-力耦合模型及其应用初探"这篇论文提供了一个深入理解岩石损伤机制的新视角，为地下工程的设计和安全评估提供了理论支持。通过耦合模型，我们可以更好地预测和控制岩石在复杂环境下的行为，从而减少潜在的地质灾害风险。