热应力作用下的岩石破裂过程分析

摘要

热应力引起的岩石破裂称为岩石的热破裂,它是热和力之间相互耦合作用的结果.岩石热破裂研究的工程意义重大.根据岩体介质变形及其热力学的理论基础,充分考虑岩石的非均匀性和热固耦合作用,在原有的岩石破裂过程分析系统的基础上,建立了具有热固耦合作用的岩石热破裂分析模型.数值模型再现岩石的热破裂过程,并反映岩石热破裂的规律.运用数值模型,对含有单个内嵌颗粒的岩石试件在温度变化过程中的热开裂进行了数值模拟.研究结果表明:在温度升高过程中,如果内嵌颗粒的热膨胀系数大于基质的热膨胀系数,在基质内产生径向裂纹;如果内嵌颗粒的热膨胀系数小于基质热膨胀系数,便在基质内产生环向裂纹.数值模拟结果与试验结果有较好的一致性.RFPA2D-thermal模型为从细观力学角度上分析岩石的热破裂过程和机制提供了一种新的方法.