基于微裂纹演化的岩石蠕变损伤与破裂过程的数值模拟

传统的岩石唯像蠕变模型忽略了岩石内在细观结构的时效损伤演化机制，无法从深层次上揭示复杂工程条件下岩石蠕变特性和时效破裂机理。基于连续介质力学理论，提出了一种表征真实岩石介质的宏-细观双尺度概念模型；依据细观尺度下微裂纹瞬时扩展和亚临界扩展的物理机制，运用损伤力学与断裂力学理论，建立了基于微裂纹演化的岩石细观蠕变损伤本构方程及破裂准则；采用Matlab软件编程将该细观模型嵌入到Comsol宏观有限元模型中，实现了一种能够模拟岩石蠕变损伤与破裂演化全过程的数值方法。在此基础上，利用建立的数值方法对双轴压缩条件下岩石蠕变过程进行了数值模拟，模拟结果很好地表征了岩石典型的3阶段蠕变特征，并以一种物理真实、可视化的方式深入地揭示了岩石从细观时效损伤演化至宏观破裂的全过程。