温度-应力耦合作用下岩体裂隙扩展的数值流形方法研究

摘要：

数值流形法作为一种新型的数值计算方法已成功应用于诸多领域，但该方法在裂隙岩体多场耦合及其作用下裂隙扩展过程模拟分析上应用还较少。基于线弹性热力学理论，并考虑温度对材料影响，建立裂隙岩体温度-应力耦合控制方程。在此基础上，以温度和位移覆盖函数为基本求解量，以加权平均和算术平均思想为区域平均温度场求解算法，以修正的 Mohr-Coulomb 理论为岩石裂隙扩展准则，以物理覆盖为岩石破裂基本单元，提出模拟温度-应力耦合过程及其作用下岩体裂隙扩展过程的数值流形方法。该方法采用数学和物理2套覆盖，在裂隙扩展过程中不需要进行网格调整，能够有效地模拟裂隙岩体多场耦合及其作用下的裂隙扩展过程。通过编制相应MATLAB计算程序，对算例进行模拟，验证该方法的可行性和合理性。

关键词：岩石力学、温度-应力耦合、裂隙扩展、数值流形方法、数值模拟

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973项目2014CB046904；国家自然科学基金资助项目41130742；中国科学院重点部署项目KZZD-EW-05-03

在线出版日期：2014-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1432-1441