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巖石材料裂紋演化機理及非連續數值方法研究
開展巖石裂紋擴展與連接機理的研究，對于預測巖石（體）工程的失穩破壞以及提高油氣產量與效率具有重要的理論意義和應用價值。主要取得的科學發現點如下：（1）在試驗研究方面，研發了適用于裂隙巖石的高精度數字量測技術，發現了非連續巖石材料中的裂紋擴展與連接規律，建立了非連續巖石材料應力跌落與裂紋演化規律之間的聯系，揭示了巖石材料中的裂紋演化規律，為理論和數值研究裂紋演化規律提供了技術支撐。（2）在理論研究方面，利用內變量熱力學理論和偽力法，揭示了裂隙巖體的損傷局部化機理，建立了巖石（體）損傷局部化分叉模型；基于斷裂力學原理, 提出了巖石（體）的非線性強度準則，為開展復雜應力狀態下裂紋演化過程的數值模擬奠定了理論基礎。（3）在數值方法方面，提出了連續-非連續數值模擬方法，編制了廣義粒子動力學多線程高效并行計算程序，成功實現了二維和三維裂紋演化過程的數值模擬，揭示了復雜應力狀態下裂紋演化的細觀機理，為巖體工程穩定性分析提供了計算平臺。(4) 在工程應用方面，實現了錦屏I級水電站深埋地下洞室非連續圍巖損傷破壞過程的數值模擬，結合現場監測數據，闡釋了地下洞室非連續圍巖的破裂發展規律，揭示了深埋地下洞室圍巖的損傷失穩機制。

重慶大學 2021-04-11

巖石材料裂紋演化機理及非連續數值方法研究
（2018年度高等學校科學研究優秀成果獎（自然科學獎）一等獎）成果簡介：巖石（體）是一種復雜的天然介質，在漫長的地質構造作用過程中，內部孕育了各種規模和尺度的缺陷（如節理、裂隙和斷層等），這些缺陷的空間位置與分布規律顯著影響其力學響應，進而對斷續裂隙巖體工程的穩定與安全產生重要影響。另一方面，在頁巖氣與煤層氣等開采過程中，往往需要人為制造裂縫網絡來實現壓裂增滲增產。因此，開展巖石裂紋擴展與連接機理的研究，對于預測巖石（體）工程的失穩破壞以及提高油氣產量與效率具有重要的理論意義和應用價值。主要取得的科學發現點如下：（1）在試驗研究方面，研發了適用于裂隙巖石的高精度數字量測技術，發現了非連續巖石材料中的裂紋擴展與連接規律，建立了非連續巖石材料應力跌落與裂紋演化規律之間的聯系，揭示了巖石材料中的裂紋演化規律，為理論和數值研究裂紋演化規律提供了技術支撐。（2）在理論研究方面，利用內變量熱力學理論和偽力法，揭示了裂隙巖體的損傷局部化機理，建立了巖石（體）損傷局部化分叉模型；基于斷裂力學原理, 提出了巖石（體）的非線性強度準則，為開展復雜應力狀態下裂紋演化過程的數值模擬奠定了理論基礎。（3）在數值方法方面，提出了連續-非連續數值模擬方法，編制了廣義粒子動力學多線程高效并行計算程序，成功實現了二維和三維裂紋演化過程的數值模擬，揭示了復雜應力狀態下裂紋演化的細觀機理，為巖體工程穩定性分析提供了計算平臺。 (4) 在工程應用方面，實現了錦屏I級水電站深埋地下洞室非連續圍巖損傷破壞過程的數值模擬，結合現場監測數據，闡釋了地下洞室非連續圍巖的破裂發展規律，揭示了深埋地下洞室圍巖的損傷失穩機制。

重慶大學 2021-04-11