THMC多場耦合作用下巖石力學實驗與數值模擬研究進展

顏丙乾，任奮華，蔡美峰，郭奇峰?，喬 趁

1) 北京科技大學土木與資源工程學院，北京 100083 2) 北京科技大學城市與地下空間工程北京市重點實驗室，北京 100083

深部能源與資源開采中，經常滲及到復雜的賦存環境，巖體在高溫、高滲透壓、高應力及復雜水化學環境中將發生多場耦合效應.場的概念源于物理學中的電場、磁場等，在巖石力學相關研究中涉及到的場主要有應力場、溫度場、水流場、化學場、變形場、結構場等.在開挖過程中，巖石所處的作用場不斷演化，最終在多場作用下會出現直接耦合和間接耦合、雙向耦合和單向耦合等不同的多場耦合關系.近年來，巖石多場耦合作用相關的項目收到業界的廣泛關注，為了更好地分析巖石在多場耦合作用條件下的作用機理，主要通過實驗和數值模擬兩方面進行研究.

國內外學者早期對于巖石多場耦合作用下的力學試驗研究，主要通過單一場作用、兩場作用的試驗研究不同場對巖石力學性能的影響，主要集中在應力場、水流場、溫度場方面.近年來隨著實驗設備的改進和升級，基于不同研究背景的應力場、水流場、溫度場、化學場綜合考慮的多場耦合作用的試驗設備不斷出現，同時研究巖石損傷及破壞過程的微觀試驗設備也逐漸得到創新.另外，在模擬多場耦合作用下的巖石破壞過程中，傳統的有限元模型通常建立在巖石理想的連續各向同性體的抽象模型上，很難準確描述有明顯……