基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型研究

为准确表征岩石细观裂纹扩展演化过程的力学特性。基于唯象理论，将岩石细观结构概化为完整岩石微元体、裂纹扩展损伤微元体和孔隙三个部分；利用微元体间的静力平衡关系，构建岩石细观受力模型。在此基础上，根据岩石裂纹扩展演化特征，提出利用生物阻滞增长模型表征岩石裂纹扩展长度；基于几何损伤理论，建立裂纹扩展长度与损伤的定量关系，构建岩石裂纹扩展损伤演化方程；并利用断裂力学求解裂纹扩展损伤微元体的实际应力；通过将裂纹扩展损伤和损伤微元体实际应力引入岩石细观结构静力平衡方程，考虑软岩压密阶段非线性变形的影响，建立基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型；最后，提出模型参数的确定方法，并探讨模型参数对岩石力学性质的影响规律。结果表明：该模型能较好表征岩石裂纹扩展过程的应力应变特征，与实验结果吻合度较高，且模型参数物理意义明确。