THM耦合条件下节理岩体破坏全过程研究

DDARF（Discontinuous Deformation Analysis for Rock Failure）是刚完成的基金项目（50479071）提出的模拟应力条件下岩体破裂过程的离散介质力学算法。该算法已经有了成功的工程应用。本项目基于DDARF，提出温度、流体、固体（THM）耦合的离散介质力学理论模型，建立相应的DDA提法，推出算法公式，并编制软件模块，用于模拟岩体在THM耦合条件下的变形、破坏全过程。结合THMC耦合岩石破裂全过程细观力学实验系统，设计岩石试件破坏试验方案，验证数值模型和程序的正确性。基于连续介质力学的数值方法即使仅考虑应力条件，在求解多裂纹汇交时也会遇到数学上的困难，如果加上温度和流体，问题的解决会雪上加霜。由于基于非连续介质力学解法，拟提出的数值模型可以很好的解决这个问题，不仅适用于岩体的连续、断续、离散任意情形，而且可模拟裂纹萌生、扩展、贯通全过程。

基于断续节理岩体变形破坏分析方法DDARF，提出了温度-流体-固体(THM)耦合离散介质力学模型，建立了裂隙网络渗流分析算法及块体系统传热分析算法，并在此基础上提出了THM耦合变形破坏分析方法，以模拟THM耦合条件下断续节理岩体变形破坏的全过程。采用VC++编制了相应的THM耦合破坏计算程序，同时，开展了岩体相似材料THM 耦合破裂室内模型试验，并采用编制的计算程序对试件耦合破坏过程进行了模拟，以验证数值模型及计算程序的正确性。基于本项目所取得的研究成果，发表SCI收录论文5篇，EI、ISTP收录论文6篇，另外3篇SCI论文待刊，3篇在审；取得授权实用新型专利2项，授权发明专利2项，受理发明专利1项，计算机软件著作权2项；获得国家科技进步二等奖1项，湖北省科技进步一等奖1项。.在国际学术交流方面，项目负责人焦玉勇研究员作为10th International Conference on Analysis of Discontinuous Deformation组委会成员，于2011年12月赴美国夏威夷参会并做了大会特邀报告，介绍了DDARF方法的最新进展；2010年1月，在清华大学举办的第一届数值流形方法研讨讲习班上讲授岩体破裂非连续数值模拟方法；2010年4月，在加拿大劳伦森大学开展关于DDARF方法的学术讲座；2010年10月，在河海大学举办的International Workshop on Numerical Analysis for Geomechanics上做大会报告。项目负责人焦玉勇研究员作为大会组委会副秘书长和文秘宣传委员会主任参与组织了The 12th ISRM International Congress on Rock Mechanics(北京，2011年10月)并取得了圆满成功。