热-力耦合下岩石热破坏模式及其300℃阈值的数值模拟

本文主要探讨了热-力作用对岩石热破坏模式及其阈值的影响，通过对物理实验研究的局限性进行分析，作者指出实验室条件下单纯的研究温度对岩石破坏的影响并不能完全揭示岩石内部复杂的热应力场和温度场变化。为了深入理解这一现象，研究者采用了RFPA-thermal软件，这是一种专门用于热-力耦合问题的数值模拟工具。 该研究构建了一个热-力耦合数学模型，通过模拟岩石在不同温度下的受力情况，细致地观察了孔隙裂隙的演化过程。研究发现，在保持压力恒定的情况下，随着温度的上升，裂隙的扩展速度逐渐加快。裂缝主要沿原有的裂隙路径延伸和拓宽，同时也伴随着新生裂隙的形成。特别是在300℃左右，裂隙的发展显著加速，这个温度点被认为是岩石热破坏的温度阈值。 声发射（AE）作为一种非破坏性检测手段，也被用于探测岩石的内部变化。研究结果显示，随着温度的升高，AE的次数和能量呈现指数增长趋势。这表明，当温度达到一定程度时，岩石内部的微小裂纹扩展引发的声发射活动明显增强。研究人员还给出了AE特征与温度之间的具体关系，通过拟合公式量化了这种关联。 关键词方面，"RFPA"（有限元方法的一种应用，常用于结构力学中的应力分析）,"温度阈值"是核心概念，表明了温度对岩石破坏行为的临界点；"声发射"和"声发射能量"则强调了在热破坏过程中，微裂纹活动对岩石稳定性的重要影响。"热-力耦合"则强调了温度和机械应力共同作用对岩石性能的显著影响。 这项研究通过数值模拟提供了深入理解岩石热破坏过程的新视角，对于岩石工程、矿产开采以及热能工程等领域具有重要的理论和实践价值。通过这样的研究，可以更准确地预测和控制高温环境下岩石的稳定性，从而保障相关行业的安全与高效运行。