晶界对天然岩盐弹塑性应变分配的影响:纳米压痕与分子动力学模拟
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。
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。
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。
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。
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。
研究以纳林河二号煤矿31119沿空掘巷工作面为背景,结合埋管监测、沿空侧定向钻孔取样与CFD多孔介质模拟,分析留设煤柱损伤对漏风与氧迁移的影响。现场监测显示31119采空区氧化带在进风侧为37.5至83.9 m、回风侧为16.2至49.0 m,模拟结果为35至84 m和16至51 m;邻近31120采空区沿走向监测氧化带约−45至14 m,模拟为−48至13 m。
推荐理由:以纳林河二号煤矿31119工作面为背景,用埋管监测与CFD模拟对照,量化了窄煤柱损伤对邻近采空区氧化带扩展的控制作用。
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。
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。
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。
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。
针对盆地尺度地质CO₂封存,提出断层一阶地质力学滑动趋势分析方法并给出从理论到实践的完整流程。该方法以滑动趋势为指标评估断层再活化风险,为封存场地断层稳定性筛选提供可操作的分析框架。
针对圆形硐室岩爆,研究了随深度变化的地应力对声发射时空分布的影响。成果揭示了地应力深度效应与岩爆声发射演化之间的关联,为深部圆形硐室岩爆监测与预警提供依据。
针对显式近场动力学—有限体积法(PD–FVM)耦合,提出粗流体网格与细固体离散相结合的双网格策略,每个流体单元内含多个均匀分布固体颗粒。颗粒体积应变率经线性插值传递至流体单元中心,孔隙压力由单元中心压力及其梯度在PD颗粒位置重构,裂缝引起的渗透率变化按损伤状态与裂缝开度在颗粒尺度评估后经面积加权升尺度传递至粗网格。
针对水泥基速凝浆液,提出考虑连续时变黏度与相演化的裂隙注浆扩散模型。模型将浆液黏度随时间的连续变化与相组成演化纳入扩散计算,弥补了以往将速凝浆液黏度视为常值或分段处理的不足。该建模思路为速凝浆液在岩体裂隙中的注浆扩散预测提供了更贴近实际的描述方法。
粉煤灰掺量超过70.0%的粉煤灰-水泥充填体在应力达峰值偏应力0.9倍时呈现完整三阶段蠕变,平均蠕变历时约660 min,蠕变变形约占破坏总变形的20%。基于流变元件串联建立的等围压蠕变本构模型参数拟合与验证的R²分别不低于0.97和0.80。异质岩石流固耦合数值模拟揭示了充填体蠕变影响下上覆岩层渗透性的水平与垂直分带特征。
提出一种物理关联融合学习方法,用于多模态与跨工程数据集成。该方法面向岩土工程数据融合场景,作者为Xiaoyang Guo、Dongmei Zhang、Rui Zhu等,成果发表于Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2026年第18卷第10期。
双向与嵌套模型被提出用于衔接机器学习与数值模拟,实现工程预测。该研究由 Xiaoyang Guo、Dongmei Zhang、Wending Zhou 等完成,刊于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第 18 卷第 10 期。
物理信息神经网络(PINN)在土体本构模型中的应用研究得到系统梳理,综述涵盖其方法框架与建模思路。文章聚焦 PINN 如何将物理约束嵌入本构关系建模,并归纳该方向的研究进展。
含煤地层水力裂缝扩展受界面摩擦效应控制,研究结合现场数据与注入策略分析裂缝扩展规律。成果为煤层水力压裂设计中注入参数与界面摩擦条件的匹配提供依据。
针对颗粒土本构建模,提出少样本学习辅助方法,实现不同土类间的知识迁移。该方法利用少量目标土类数据即可构建本构模型,降低了对大样本试验数据的依赖。研究为跨土类本构关系的快速建立提供了新途径。
针对土中埋设光纤电缆的分布式应变传感,采用数值方法研究了电缆-土界面行为。研究由 Li、Zhu、Zhu、Tan 与 Yin 开展,成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第18卷第10期。
CO₂ 封存涉及从孔隙到储层尺度的热-水-力-化学(THMC)耦合过程,相关实践、挑战与展望在 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第 18 卷第 10 期发表。作者包括 Liyuan Liu、Jiong Wang、Yaohui Li、Derek Elsworth 等,聚焦跨尺度 THMC 耦合作用。
面向降雨诱发滑坡编图,提出将物理数值模拟与机器学习相集成的增强框架。该框架以物理模型计算结果作为机器学习输入,用于滑坡识别与编图。研究发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第18卷第10期。
针对土工合成材料加筋土桥台在不同水文条件与交通荷载下的工作性状,开展了大比例尺模型试验。试验考察了水文条件变化与交通荷载共同作用下桥台的受力与变形响应。
针对含水合物沉积物天然气开采中的启动压力梯度问题,采用THMC(热-水-力-化学)耦合模型开展模拟研究。作者为Gang Lei、Jiangtao Qu、Xiaodong Li、Yifan Zhang、Zhenhua Wei,成果发表于Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2026年第18卷第10期。
研究提出一种基于声发射的深度学习方法,用于时序推断水力裂缝的长度与分支形态。该方法以声发射信号为输入,实现对裂缝扩展过程的时序反演。成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第18卷第10期。
采用光纤传感器与PCA-K-means框架对预制装配式地铁车站开展力学性能评估。该研究结合光纤传感监测数据与PCA-K-means聚类分析,识别车站结构力学响应特征。成果为预制装配式地铁车站结构性能评价提供了监测与数据分析方法。
针对热冲击花岗岩三维交叉裂隙,研究剪切过程如何影响溶质运移与混合分配。成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第18卷第10期,作者为潘玉华、刘先珊、姚池等。
针对超临界CO₂沿断层泄漏问题,Lifeng Xu、Qi Li、Yongsheng Tan与Tao Yu在《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》第18卷第10期发表研究,聚焦泄漏过程中断层内部应变的监测与预测。
这篇综述系统梳理了离散元方法(DEM)中用于非饱和颗粒土的毛细力模型。文章由 Umair Ali 等人完成,发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第 18 卷第 10 期,聚焦毛细力在颗粒尺度上的表征方式及其在 DEM 模拟中的应用。
针对公路切坡三维点云,提出基于结构面方向着色映射与球面密度分析的岩体结构面识别方法。该方法将点云法向方向映射为颜色并投影至球面密度域,以识别结构面组及其优势方向。
针对阶跃式水库滑坡,Jiefei Zhang 等提出物理-力学-数值框架进行预测,成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第 18 卷第 10 期。该框架将物理机制、力学分析与数值模拟相结合,用于刻画水库滑坡的阶跃变形过程。
Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第 18 卷第 10 期(2026 年 10 月)刊出 Gong Yifei、Zhu Chun、He Manchao 等人的研究,针对反倾薄层岩质边坡在强震作用下的动力响应,采用振动台试验与离散元模拟相结合的方法开展分析。当前仅提供摘要级信息,未给出具体试验工况与模拟结论。
针对液化扩展场地,研究刚性排水桩群加固后的土体动力响应。成果发表于 Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 第18卷第10期,作者为 Xin Gu、Dawei Zhang、Wengang Zhang。