近日,地科学院2023级研究生黄德昕在期刊《Rock Mechanics and Rock Engineering》(最新影响因子为6.6,位列JCR分区一区,中科院大类一区)上发表论文“Energy Evolution-Based Method for Determining Residual Strength of Rock”。长江大学地球科学学院为论文第一署名单位,硕士研究生黄德昕为论文第一作者,其导师温韬教授为通讯作者。

岩石残余强度是隧道开挖、矿山开采、边坡支护等工程的重要参数之一,准确计算岩石残余强度对工程开挖和设计具有重要意义。在施工过程中,由于开挖导致岩体的应力再分布,无可避免地会形成岩体损伤区域,对工程造成极大影响。在这种情况下,天然岩体发生破碎,峰值强度已经无法用于准确计算岩体的稳定性,通过残余强度对工程稳定性做出的分析得出的结论更有说服力。因此准确计算岩石残余强度对岩体工程的开挖、设计及稳定性评价具有重要指导作用。本文基于岩石破坏过程的能量演化规律,提出能量降比参数,利用能量降比参数来定量表征强度跌落,从而提出一种考虑岩石破坏全过程的残余强度确定方法。
本文探究了岩石围压、脆性与本文提出的能量降比之间的关联规则,如图所示。随着围压增大,岩石承载能力逐渐变强,岩石破坏模式随之发生改变。岩石由脆性转向塑性的过程中,破坏模式由低围压下的碎散破坏、较低围压下的剪切破坏到高围压下的单剪破坏,破坏后岩石的完整程度增大。总体上,围压对岩石的变形破坏有重要影响,围压增大,岩石由脆性转为塑性,能量降比逐渐降低,岩石残余强度增大。研究成果可为实际相关工程提供参数支持。
