水饱和花岗岩地下爆炸波数值模拟：本构模型与影响分析

"该研究基于2005年的基金项目，由周钟倡、王肖钧和肖卫国在中国科学技术大学力学和机械工程系完成，探讨了水饱和花岗岩的本构模型及其在地下爆炸波数值研究中的应用。文章在2007年第24卷第6期的《计算力学学报》上发表，分析了含水花岗岩中爆炸波传播规律和含水量对其影响。" 本文是自然科学领域的论文，主要关注水饱和岩石的本构模型和地下爆炸波的数值分析。作者通过广义自洽方法来描述介质的微观几何结构，并基于混合物理论建立了一个水饱和岩石的含损伤弹塑性本构模型。这个模型特别考虑了饱和水体积分数随时间的演化，为爆炸波数值计算提供了一个关键的闭合方程。 在本构模型中，作者采用了Biot的有效应力概念，以此来描述水压如何影响岩石的强度。他们还在有效应力空间内构建了水饱和岩石的剪切屈服和破坏强度准则，同时引入剪胀效应作为影响强度的一个因素。剪胀效应是指材料在剪切应力作用下体积增加的现象，对于理解含水岩石的动态响应至关重要。 研究中，作者进行了地下封闭核爆炸的数值模拟，以深入研究含水花岗岩中爆炸波的传播特性。他们系统地考察了含水量对爆炸应力波传播规律的影响，这为理解和预测地下核爆炸的力学效应提供了重要参考。尽管之前的研究如Stevens, Rimer & Day (1986)和App & Brunish (1994)已经对地下核爆炸进行了数值模拟，但本研究更专注于定量分析含水岩石的非线性行为和其对爆炸波传播的具体影响。 关键词包括：水饱和岩石、本构模型、有效应力准则、地下爆炸波和数值计算。这些关键词表明，研究的核心在于建立和应用适合于水饱和环境的岩石力学模型，以精确预测和理解地下爆炸事件的动力学行为。 这篇论文对水饱和岩石的力学性质进行了深入探讨，特别是在地下核爆炸场景下的表现。通过建立的本构模型和数值模拟，研究人员为分析和预测含水岩石在极端条件下的行为提供了新的工具和理论基础，这对地下核试验的安全评估和工程应用具有重要意义。