单轴压缩条件下溶蚀礁灰岩细观变形破坏特征研究

来源：计算力学学报杂志2021年第2期北京时间：

作者：张牧子,孙永福,宋玉鹏,修宗祥,赵晓龙,胡光海

单位：自然资源部第一海洋研究所, 青岛 266061,自然资源部第一海洋研究所, 青岛 266061,国家深海基地管理中心, 青岛 266237,自然资源部第一海洋研究所, 青岛 266061,自然资源部第一海洋研究所, 青岛 266061,自然资源部第一海洋研究所, 青岛 266061,自然资源部第一海洋研究所, 青岛 266061

摘要：礁灰岩的溶蚀对海洋工程和岛礁工程的稳定性有明显的影响。孔隙型溶蚀是礁灰岩常见的溶蚀方式。本文通过构建随机溶蚀孔洞的离散元模型，模拟孔洞型溶蚀礁灰岩的细观变形破坏特征，分析其变形破坏规律与裂隙演化特征。结果表明，基于随机聚类算法构建的溶蚀礁灰岩离散元模型能够很好地模拟孔洞型溶蚀作用，且其变形破坏特征具有明显的规律；随着溶蚀率的增加，溶蚀礁灰岩单轴应力应变曲线由单峰型逐渐转变为双峰型或多峰型，破坏特征由脆性破坏逐渐转变为塑性破坏；随着溶蚀率的增加，礁灰岩单轴抗压强度和弹性模量都逐渐减小，抗压强度呈指数函数下降，弹性模量呈线性函数下降，而泊松比则表现为先增后降，说明试样在高溶蚀率时主要发生结构性破坏；随着溶蚀率增加，礁灰岩的宏观破裂面逐渐消失，由于溶蚀孔洞的相互作用，导致了起源于孔洞周围的裂隙开始萌生，并逐渐贯通，最终导致试样发生整体宏观破坏。本研究成果可为深入认识海洋工程和岛礁工程中溶蚀礁灰岩的变形破坏特征提供理论参考。

关键词：随机聚类算法,溶蚀礁灰岩,细观变形,结构性破坏,

基金资助：国家自然科学基金（41876066）；国家重点研发计划课题（2017YFC0307305）；山东省自然科学基金（ZR2017QD004）资助项目.