脆性岩石破裂演化过程的三维细胞自动机模拟

在三维条件下定义了实体细胞自动机的基本组件，综合运用弹塑性理论、细胞自动机自组织演化理论、统计原理以及岩石力学理论等，建立了模拟岩石三维破裂过程的张量型细胞自动机模型，并开发了相应的数值模拟软件epca3d。利用epca3d对脆性岩石进行单轴压缩破裂过程模拟，通过破裂模式、岩样内部破裂情况、全应力-应变曲线和声发射曲线等的分析，揭示岩石破裂的机制。结果表明，epca3d能够较好地模拟非均质岩石在载荷作用下微裂纹的萌生、扩展和贯通的全过程。利用该模拟系统，采用应力-应变线性组合的加载控制方式，研究了不同围压对岩石全应力-应变曲线的影响。研究结果表明：对于脆性非均质岩石，低围压下容易表现为ii类行为，且强度较低；高围压下容易表现为i类变形行为，且强度较高。