泥岩弹塑性损伤–愈合模型研究

第33卷 增1

岩石力学与工程学报 Vol.33 Supp.1

2014年1月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan.，2014

泥岩弹塑性损伤–愈合模型研究

屈家旺12，刘泉声12，何 军12，柳志平12

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(1. 武汉大学 土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学 岩土与结构工程安全湖北省重点实验室，湖北 武汉 430072)

摘要：在深部高应力和水化学作用下，已损伤泥岩中的裂隙会自我愈合从而恢复其物理力学性能，泥岩的这一特性对以泥岩为母岩的高放废物处置库的围岩稳定性及其中放射性核素的迁移和隔离影响重大。根据广义热力学和连续损伤力学，基于最大耗散原理，引入描述泥岩愈合特性的内变量，提出能够描述泥岩的变形、损伤及自愈合演化特征的弹塑性损伤–愈合模型，分别使用该模型和将该模型剔除愈合部分后所形成的模型对不同围压下泥岩三轴压缩试验进行模拟，并与试验数据进行对比，结果表明所提出的模型能够合理有效地描述具有愈合效应的泥岩的主要力学性质且模型的愈合部分对模型模拟效果影响显著。 关键词：岩石力学；泥岩；热力学；损伤力学；弹塑性损伤；自愈合

中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2014)增1–3192–06

STUDY OF ELASTOPLASTIC DAMAGE-HEALING MODEL FOR

ARGILLITE

QU Jiawang12，LIU Quansheng12，HE Jun12，LIU Zhiping12

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(1. School of Civil Engineering and Architecture，Wuhan University，Wuhan，Hubei 430072，China；2. Hubei Province Key

Laboratory of Geotechnical and Structural Engineering Safety，Wuhan University，Wuhan，Hubei 430072，China)

Abstract：Under the action of high stress and water chemistry in underground space，cracks of the damaged argillite would healed by themselves thus their physico-mechanical performance will recover. This character of argillite greatly influences stability of surrounding rocks as well as radionuclide migration and isolation in high level radioactive waste disposal repository buried in argillite. According to generalized thermodynamic and continuum damage mechanics，based on maximum dissipation principle，an internal variable describing the healing property of argillite is introduced，and an elastoplastic damage-healing model for argillite is developed which is able to depict deformation，damage and healing evolution characters of argillite. Then the proposed model and a model formed by removing healing part are used to simulate triaxial compression experiments of argillite under different confining pressures，respectively. Simulation values of the two models are compared with experimental data. Results indicate that the developed model can reasonably and effectively describe main mechanical characters of argillite which has healing effect，and the healing part of model significantly influences performance of model.

Key words：rock mechanics；argillite；thermodynamics；damage mechanics；elastoplastic damage；self-healing

1 引 言

核废料的合理处置关系到核能的可持续发展和

收稿日期：2012–12–18；修回日期：2013–02–03

人类的生存安全。目前，国际上公认的核废料处置方法是将其埋藏于稳定的深部地质体中。在众多地质体中，泥岩以其低渗透性，良好的蠕变性和损伤自愈合特征而深受关注，成为核废料地质处置的主

基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(41130742)；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20110141110036)。

作者简介：屈家旺(1987–)，男，2010年毕业于中国地质大学(武汉)岩土工程专业，现为博士研究生，主要从事岩石多场耦合理论及实验方面的研究工作。E-mail：690517141@http://www.77cn.com.cn

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