硬岩破坏与变形一致性表征的状态相关弹塑性模型
针对硬岩破坏与变形难以统一表征的问题,提出了一种状态相关弹塑性模型。该模型可对硬岩的破坏与变形行为进行一致性描述。
针对硬岩破坏与变形难以统一表征的问题,提出了一种状态相关弹塑性模型。该模型可对硬岩的破坏与变形行为进行一致性描述。
针对深部硬岩在动力扰动下的脆性破坏问题,Ben-Guo He 等人在 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 发表研究。该文聚焦动力扰动条件下深部硬岩的脆性破坏行为,相关成果已在线发表。
针对冻结砂岩,试验考察了冻结温度与围压对应变相关模量的影响。结果给出不同冻结温度和围压条件下模量随应变变化的规律,为冻结法施工与寒区岩体工程变形计算提供参数依据。
针对基岩与冰碛土覆盖层边坡,提出WOA-MVMD方法分析地震-降雨耦合作用下的动力响应特征与损伤演化机制。研究揭示了该耦合条件下边坡的损伤演化规律,为这类覆盖层边坡的抗震评估提供依据。
针对自下而上施工的地铁车站基坑,通过现场观测与解析方法揭示了开挖全过程的变形与荷载传递行为。研究基于实测数据分析了各开挖阶段围护结构变形与受力响应特征,并建立解析模型对观测结果进行解释。
对闪长岩试样进行部分加载至破裂试验,观测到压力激发岩石电势随加载过程变化,并同步调制红外亮温的演化。该研究将岩石破裂前的电信号与红外辐射异常联系起来,为理解地震前热红外异常的可能机制提供了实验依据。
通过分层监测顶板与煤体侧向变形并结合AE监测、三维AE震源定位及基于能量耗散的CES/σtp框架,研究了顶板岩性对单轴压缩下煤岩组合体峰前失稳演化的控制作用。中等强度顶板煤岩组合体峰值强度比高强度顶板组合体高6–13%,峰前弹性能储能极限约高41%,层间协调与能量积累更有利;高强度顶板组合体顶板参与受限、煤体膨胀主导并出现突发局部失稳。
研究提出基于质量变化的泄漏率评估模型,引入相对泄漏率表征井筒密封性能,并用泰安盐穴压缩空气储能项目的现场实测数据系统评价井筒气密性。结果表明该方法优于常规评估方法,在井口压力尚未稳定时也能识别气体泄漏率;井口压力周期性波动主要由大气温度变化引起,气液界面虽稳定在特定深度但气体仍在泄漏,泄漏通道为1号井向3号井的层间渗透而非沿井筒向上扩散至地表。分析认为井筒整体完整性满足工程安全要求。
推荐理由:基于质量变化的井筒气密性评估模型,用泰安盐穴现场氮气泄漏试验数据验证,可迁移到其他盐穴储能密封性判读。
研究用相似材料制作0°和30°倾角、不同软硬层厚比的岩样,开展单轴压缩与垂直层理剪切蠕变试验,并用DIC和AE监测。随软层厚度与层理倾角增大,破坏由拉张裂纹转为剪切局部化,0°–4:1试样拉张事件占AE事件的47.1%,30°–2:3试样剪切事件达54.5%。
推荐理由:试验给出软硬互层岩体由拉张转剪切破坏的层厚比与倾角阈值,以及蠕变加速的应力门槛,可供反倾软硬互层边坡长期稳定评估参考。
针对干堆尾矿库,提出基于BP神经网络的浸润线修正与预测方法。该方法利用BP神经网络对浸润线进行修正和预测,为干堆尾矿库的渗流控制与稳定性评价提供依据。
采用纳米压痕与分子动力学模拟研究天然岩盐中晶界对弹塑性应变分配的影响。结果表明晶界显著改变岩盐的弹塑性应变分配行为。该研究为岩盐力学特性及地下储库稳定性评价提供依据。
发表于 Rock Mechanics and Rock Engineering 的研究对三种起伏角(15°、30°、45°)的锯齿状红砂岩结构面开展直剪与分级循环加卸载剪切试验,提出一个结合耗散弹性应变能密度与峰后附加输入能密度的剪切脆性指标。
推荐理由:提出结合耗散弹性应变能与峰后附加输入能密度的剪切脆性指标,为结构面滑移型岩爆倾向评估提供量化依据。
一项发表于 Rock Mechanics and Rock Engineering 的研究用Leeb回弹硬度(HL)估算完整岩样的单轴抗压强度(UCS),分析了23种岩类共168个NX直径岩芯,其中13种为熔结凝灰岩。
推荐理由:基于168个岩芯的试验数据,给出用Leeb硬度与干密度估算单轴抗压强度的实用图表,并说明其对软弱火山碎屑岩的优势。
研制了可同步加载并加热至650 °C的超高温三轴试验系统,采用超薄耐腐蚀金属套筒隔离围压腔与岩样,实现可靠密封并安全排出产物。试验发现强度与刚度随温度升高显著下降,300 °C–400 °C为干酪根热解驱动的快速劣化临界过渡区。据此提出分段劣化的温度相关本构模型并嵌入THMD耦合数值框架,模拟验证其能准确捕捉非线性劣化过程并预测损伤局部化与储层变形。
研究采用真三轴单面卸载的应力路径模拟隧道开挖真实应力调整过程,考察切向加载速率对岩爆的影响。切向加载速率 0.05 MPa/s 时试样发生片帮式静态脆性破坏,属破裂-剥落型岩爆;1.0、3.0、5.0 MPa/s 时出现不同程度弹射破坏,属弹射型岩爆,破坏机制以拉、剪及拉剪复合为主。
推荐理由:真三轴单面卸载应力路径下,切向加载速率从 0.05 到 5.0 MPa/s 使岩爆由片帮型转为弹射型,可供岩爆倾向性判别参考。
针对岩石结构面粗糙表面跨尺度重构问题,提出了一种基于波形的外推框架,用于由有限尺度测量数据重建更大尺度的结构面粗糙形貌。该方法以波形表征结构面起伏特征并实施外推,为结构面粗糙度的跨尺度刻画提供了新途径。
深部隧道施工可诱发土体–结构群发生灾变破坏,相关成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,作者为 Xing-Tao Lin、Qi-Jia Wu、Dong Su、Ze-Yu Zhao、Xiangsheng Chen。
研究通过地球物理与微观结构特征追踪地下采矿地质系统中裂纹从萌生到破坏的演化过程。作者Majid Khan、Xueqiu He、Dazhao Song与Ahmed E. Radwan的成果已在线发表于Engineering Geology。
针对非饱和膨胀土在单向冻结条件下的水热过程与冻胀特性开展研究,揭示了冻结过程中水分迁移与温度场的变化规律。研究阐明了冻胀发展与水热耦合作用的关系,为膨胀土地区工程冻害防治提供依据。
将逐次随机叠加法(SRAM)与侵入渗流(IP)模型结合,模拟了水平粗糙裂隙中的两相渗吸过程,并提出地质熵指标熵尺度(H_s)量化裂隙开度的空间无序性。开度标准差增大、局部分布相关性减弱时H_s降低,侵入相连续流道更难形成,截止开度b_min上升、残余饱和度S_r增大,饱和度-相对渗透率曲线斜率变陡(m减小)。据此给出m随H_s的二次多项式关系与S_r随H_s的线性关系两个经验公式。
研究提出物理约束迁移学习(physics-constrained transfer learning)方法,用于在缺乏力学实测数据时间接估算页岩盖层泊松比υ,从而评估CO₂封存中盖层完整性。该方法针对页岩遇CO₂发生化学反应、盖层岩心稀缺且易失水等导致直接测量不可靠的问题,弥补了现有相关模型在页岩中R²不超过0.46的不足。
研究采用数据驱动机器学习模型预测储能盐穴的长期地表沉降,作者为Kai Zhao、Sihao Yu与Louis Ngai Yuen Wong,成果发表于Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering。
针对含完全非贯通结构面的3D打印隧道开展力学行为与损伤演化研究。
针对 EICP 处理的岩土材料,研究考察了生物聚合物对颗粒间胶结稳定性的调控作用。成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,作者为 Guixiao Jin、Yidan Zhang、Ming Huang、Kai Xu、Xinhang Hu。
针对红黏土裂隙淤堵对污染物运移的影响,开展了试验研究并建立模型。研究考察了裂隙淤堵条件下红黏土中污染物的运移规律,并通过模型对试验结果进行模拟分析。
研究采用Holmquist–Johnson–Cook本构模型分析干燥与饱和砂岩的力学行为。原文仅提供期刊来源与作者信息,未披露具体试验参数、强度数值或模拟结果。
水力-力学相场模拟揭示了多孔岩石在循环孔隙压力下的疲劳机制,可显式追踪任意裂纹轨迹而无需重网格或额外断裂判据。循环孔隙压力扰动通过改变有效应力、驱动流体扩散和局部孔隙尺度弱化,逐步引发不可逆变形、微损伤累积与应变局部化。该方法将微观结构演化与宏观力学响应联系起来,适用于地热、碳封存和地下储氢等地下储层工程的长期稳定性预测。
研究针对盐穴压缩空气储能(CAES)调峰运行下的长期稳定性,开展不同加载速率盐岩疲劳蠕变试验并同步声发射监测。宏观上加载速率越高弹性模量越大、能量耗散与损伤累积受抑制、疲劳蠕变寿命延长,稳态蠕变速率随加载速率呈慢快慢的非线性衰减并呈 Sigmoidal 边界效应;细观上高加载速率削弱整体声发射活动、减小微裂纹尺度并促进剪切裂纹萌生,但拉伸裂纹始终占主导。
推荐理由:针对盐穴压缩空气储能调峰工况,试验揭示加载速率对盐岩疲劳蠕变寿命与声发射活动的调控规律,并给出可复现的损伤本构。
敦煌石窟半胶结砾岩在0.6%、1.2%、1.8%、2.4% Na₂SO₄循环结晶试验中呈现明显浓度依赖劣化:1.8~2.4%为敏感浓度区间,孔隙网络加速演化、砾石-基质界面脱粘、裂纹汇聚,P波速度与三点弯曲峰值荷载显著下降。CT孔隙网络分析表明孔喉比与力学劣化密切相关,可作为劣化判据。劣化以结晶物理损伤为主,次生石膏仅造成局部矿物蚀变与界面弱化。
挪威科技大学岩石力学实验室用GCTS RTR-4000三轴试验系统,对取自瑞典哥德堡Bratterås两个钻孔的45 mm花岗闪长岩芯单节理试样开展静水与差动三轴试验,测定了节理的抗剪强度、剪切刚度和法向刚度。
推荐理由:研究用三轴试验同时测定天然节理的抗剪强度、剪切刚度与法向刚度,并给出与Patton准则的参数换算关系。
研究采用四级量化节理粗糙度、轴向预应力1–4 kN的一维大理岩块体链模型,结合自研水平冲击装置进行静动组合加载,从时域、频域和动能演化分析轴向响应。结果表明节理越粗糙,衰减与高频阻尼越强,主频和质心频率向低频移动;增大轴向预应力使块体链由摆动式运动转向连续介质式P波传播,显著降低加速度与频谱幅值,但对峰值频率影响很小。
推荐理由:一维大理岩块体链冲击试验量化了节理粗糙度与法向预应力的耦合作用,可对照理解节理岩体中的扰动波衰减。
针对多孔介质 NMR T2 分布中非流体信号干扰孔隙结构表征的问题,研究提出对非流体贡献进行校正的方法,以提升 T2 分布反演的准确性。该工作由 Junjie Wang 等完成,发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,2026 年 10 月 13 日在线出版。
研究考察了固体废弃物骨料的大体积疏水性,用于毛细屏障覆盖层。成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,2026年10月13日在线可获取,作者为 Wenjing Sun、Dingwen Cui、Dean Sun、Xiaowei Gu、Xia-Ting Feng、Xunchang Fei。
将水力加载装置与 SHPB 系统集成,对白砂岩试样在渗流压力与围压同步作用下开展动态压缩试验,发现动态抗压强度具有显著率依赖性,且渗流压力越高动态抗压强度越低。应力-应变分析显示弹性模量随渗流压力升高而降低、但基本不随加载速率变化,破坏应变在耦合加载下无明显规律;渗流压力增大促进能量耗散,尤其在屈服后变形阶段。
采用位移不连续法描述裂缝张开、剪切位移与诱发弹性应力场,结合最大周向应力准则判定裂缝尖端扩展与偏转,并引入RKL超时间步进格式提升刚硬水力-力学耦合方程的显式积分效率。模型经已发表基准算例验证,各向同性与各向异性地应力条件下预测裂缝轨迹平均水平偏差分别为0.23 m和0.60 m。参数研究量化了裂缝数量、簇间距、水平应力差、流体黏度及每簇射孔数对裂缝几何、流量分配与扩展均匀性的影响。
作者提出 Biot-Cosserat PFEM,在 Biot 多孔介质固流耦合框架下引入 Cosserat 连续体正则化以保持渐进破坏与应变局部化问题的适定性,并用 PFEM 处理大变形。
推荐理由:该方法把 Biot 固流耦合与 Cosserat 正则化并入 PFEM,为海洋板锚等大变形应变局部化问题提供可复现的建模路径。
该研究通过八组分形岩石基材与四种不同收缩性能混凝土基体的拉拔试验及 CT 细观表征,阐明粗糙度与收缩特性的协同机制。低收缩体系粘结强度随表面粗糙度显著提高,而高收缩体系在几何约束下于粗糙度峰值处产生严重微裂纹,导致界面脱粘与高粗糙面峰值强度异常退化。
推荐理由:通过拉拔试验与 CT 表征,揭示粗糙度与喷射混凝土收缩耦合下界面粘结强度的反常退化机制。
中国矿业大学团队在 Acta Geotechnica 发表研究,提出基于微生物自愈颗粒(MSHP)的自愈型同步注浆浆液,并用 L16 正交试验评估各配比参数对新拌性能、裂缝愈合效率、渗透恢复与强度恢复的影响。
推荐理由:研究用 L16 正交试验给出微生物自愈同步注浆浆液的推荐配比窗口,可供盾尾注浆材料设计参考。
针对阿根廷 Río Negro 省 Las Grutas 海岸崖壁天然洞穴系统,研究联合现场观测、结构面编录、地质力学表征与 UAV 三维重建,采用经验分类、解析顶板稳定方法和二维/三维水-力耦合数值模型开展稳定性评估。
研究提出能量等效卸载模量框架,用单轴分级循环加卸载试验建立归一化应力相关模量,再用于单轴单调压缩试验的能量分解,消除了基于固定卸载模量的传统算法在多孔岩石初始压密段出现的非物理负耗散误差。
推荐理由:针对多孔礁灰岩提出变卸载模量能量分解方法,消除初始压密段的负耗散误差,为能量法评价礁灰岩损伤提供可迁移做法。