热力耦合条件下岩石损伤本构理论与变形破坏机理研究

项目名称： 热力耦合条件下岩石损伤本构理论与变形破坏机理研究

项目编号： No.11202108

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 徐小丽

作者单位： 南通大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目将应用理论与实验相结合、宏观与微观分析相结合的方法，重点研究热力耦合条件下岩石的损伤本构理论与变形破坏机理。主要研究内容包括：（1）应用宏微观实验，研究热力耦合条件下岩石力学性质的演化规律，探讨脆塑性转换微观机制，建立岩石的微观破坏特征及其力学机制模式与宏观特征之间的关系；（2）应用分形理论，分析温度对岩样孔隙分布分形维数的影响，研究岩石微孔隙结构特征；（3）引入热膨胀系数描述岩石的热弹性变形，引入衰减系数描述温度对介质黏性的影响，引入损伤变量描述结构中因高温产生的热开裂、热损伤，综合考虑温度对弹塑性、黏性及损伤的影响，建立一般意义上的岩石热损伤黏弹塑性本构方程；（4）基于不可逆热力学理论，采用连续损伤力学方法，建立岩石热力耦合损伤破坏的能量准则，并用实验数据进行验证。研究结果为核废料的存储、深部资源开采、煤层瓦斯的安全抽放和综合利用等重大工程中的岩石热力学问题提供有益的研究资料。

中文关键词： 花岗岩；温度效应；力学性质；能量耗散与释放；分形维数

英文摘要： The project will mainly research on the rock damage constitutive theory and failure mechanism in thermo-mechanical coupling condition using theoretical and experimental research, macro and micro analysis. The main research contains: (1)Mechanical characteristics and brittle-ductile transition mechanism of granite under temperature loads will be systematically researched by using macro and micro method. The relationship between micro failure mechanism and macro mechanical characteristics will also be established. (2)The characteristics of rock micropore structure will be researched by analyzing the influnece of temperature on rock fractal dimension of pore distribution based on fractal theory. (3)The differential thermo-visco-elasto-plastic constitutive equation of rock which considers the influence of temperature on elasticity, viscosity and damage will be established based on the Nishihara rheological model by introducing thermal expansion coefficient to describe the thermoelastic deformation, attenuation coefficient to describe the influence of temperature on medium viscosity and damage variable to describe the thermal cracking and damage produced by high temperature. (4)Energy criterion of damage fracture in thermal-mechanical coupling will be established based on damage theory and irreversible thermodynamic

英文关键词： granite；temperature effect；mechanical properties；energy dissipation and released；fractal dimension