基于离散元的花岗岩热敏感性及裂纹扩展研究

来源：黄金科学技术杂志2022年第4期北京时间：

作者：李明兼,尹土兵,谭小松,杨政

单位：中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083

摘要：在一定应力状态下，热诱导产生的应力场和初始应力场相叠加，导致岩石中裂纹萌生，对岩石的力学性质造成影响。基于离散元方法，在不同初始应力状态下，对含有不同倾角预制裂纹模型的热裂过程进行研究。对相关热特征值进行分析，并根据Det.（σij ）准则，结合第二不变量的演化过程，对热裂纹的扩展路径进行理论分析。结果表明：高应力状态下，热敏感性较强（起裂温度较低，裂纹扩展温度区间靠前，裂纹扩展剧烈），峰值温度较低，而峰值热应力较高；不同角度的预制裂纹也会影响相关热特征值，在同一初始应力状态下，随着预制裂纹角度的增加，热敏感性降低；热裂纹首先在预制裂纹尖端形成，随着温度的升高，应力第二不变量的分布发生改变，热裂纹在第二不变量最大处扩展。研究结果对深部热力破岩和岩石工程稳定性具有一定借鉴意义。

关键词：热力致裂,PFC,热特征值,热敏感性,裂纹扩展,应力第二不变量,离散元方法

基金资助：国家自然科学基金面上项目“深部岩石非稳态热—力耦合下的动载响应机理及试验研究”(41972283)