非均质岩石单轴压缩破坏过程的细观模拟与分形特性研究

本文主要探讨了非均质岩石在单轴压缩试验中的破坏过程及其细观模拟方法，以及分形特性在这一领域的应用。首先，研究者提出了一个基于莫尔-库仑破坏准则的新型有限元数值模拟方法，这种方法将岩石视为非均质且准脆性的材料。在这个模型中，关键假设是岩石单元的抗剪强度参数服从正态分布，这有助于捕捉岩石内部的复杂性。 通过有限元模拟，研究发现非均质性对岩石的本构关系曲线（即应力-应变曲线）有着显著的影响，模拟出的应力响应与实验观测的数据高度吻合。这种模拟能够精确地描绘岩石在受压过程中的行为，从而帮助理解其力学性能和破裂机制。 进一步，作者利用分形几何理论，特别是计盒维数方法，对单轴压缩试验下不同荷载条件下的岩石破坏过程进行了分析。他们发现岩石试样的破坏过程呈现出分形特性，这意味着其在尺度上表现出不变的特性，无论观察的范围如何变化。分形维数作为度量这种分形行为的重要参数，被用来定量描述岩样在压缩试验中的破坏进程，揭示了其复杂性和随机性。 论文的研究结果对于理解和预测非均质岩石的力学行为具有重要意义，尤其是在地质工程、矿产开采和灾害预防等领域，能够帮助工程师更好地设计和评估岩石结构的稳定性。此外，该工作还展示了将现代数值模拟技术（如有限元法）与分形理论相结合在岩石力学研究中的应用前景，为未来深入探索岩石破坏过程提供了新的视角和工具。