基于颗粒流GBM模型的花岗岩热力损伤特性研究OA北大核心CSTPCD

【目的】为了研究花岗岩在热力耦合作用下的裂纹扩展规律及损伤特征,揭示岩石细观结构演化对其力学行为的影响,【方法】基于颗粒流GBM算法,建立了非均质花岗岩热力耦合数值模型,研究20℃及高温(200℃、400℃、600℃和800℃)处理后花岗岩细观裂纹演化规律及力学行为。【结果】结果显示,热致裂纹数量随热处理温度升高显著增加,且所有热处理温度下,花岗岩模型中热致裂纹均以矿物晶界的拉伸裂纹为主;当热处理温度超过400℃后,石英和长石矿物内部开始萌生大量晶内拉伸与晶内剪切裂纹。【结论】结果表明:热致裂纹的萌生、扩展和贯通导致花岗岩的力学性质劣化,随着热处理温度升高,花岗岩峰值强度和弹性模量减小,而峰值应变增加;当温度大于600℃时,热致裂纹开始主导花岗岩试件的最终破坏模式,同时应力-应变曲线峰后阶段开始由脆性向延性转变;热致裂纹随热处理温度的升高而显著增加,导致花岗岩在单轴加载的早期阶段产生了更多的声发射事件。此外,轴向应力引起花岗岩试件内部的应力重分布,应力集中区域产生更多应力诱导裂纹,并最终引起失稳破坏。