数值岩石力学实验室

本工作中，基于北京工业大学的机械破岩实验平台(Gong et al., 2016)，我们建立了一个虚拟岩石切割测试平台。该虚拟平台中嵌入了一系列的数值方法，包括四维离散弹簧模型(4D-LSM)、非连续变形分析（DDA）、数值流形方法（NMM）等。基于测试平台和这些数值方法，我们建立了与实验室全尺寸岩石线性切割测试高度一致的数值模型，以数值重现物理试验的加载条件。模拟结果与试验结果非常符合...

激光技术因其聚能效果极佳，能够快速高效地破碎硬岩，在深部钻井和隧道掘进工程中具有广阔的应用前景。然而，目前尚缺乏合适的试验方法和数值工具来定量化评价激光辐射对岩石损伤的影响。因此，本工作旨在为定量化研究激光辐照对岩石损伤的影响提供一种可靠的试验测定方法和数值仿真工具。利用专门设计的激光致损岩石试验平台，我们对狗骨头形状的岩样进行了直接拉伸试验，以定量化确定在不同激光辐照参数下岩石的损伤程度。...

1. 摘要岩石类材料以脆性为主，具有较高的强度，但抗变形能力很小。孔隙的引入对岩石类材料特性改变非常大，能提高其隔振能力，但动力学数值模拟中对刚性转角大变形的分析一直比较困难，因为数学上需要进行近似处理。四维离散弹簧元法4DLSM通过四维空间的相互作用，一定程度上解决了这个问题，该方法可以较好地处理动态大变形问题。先对4DLSM用于单个岩石圆环模型的适用性进行了验证，研究了单个岩环模型在不同...

所谓并行计算，是将计算任务分配给多个处理器同时执行，在地质和岩石工程中有着广泛的应用。通过将分解待求解的原始域，与串行计算相比，计算时间和内存需求大大减少。目前，区域分解算法已在有限元法、无网格法、有限差分法、离散元法、DLSM、分子动力学中得到应用。借助区域分解算法，计算了地下厂房、地震、边坡稳定性分析、不可压缩非热流动、两相流、多场流体和离散裂纹扩展等数值模拟问题。在使用区域分解的并行计...

1. 地热储层岩石 裂隙网络的建立是深部地热开采的关键课题，研究地热储层岩石的热损伤对深地热开采至关重要。为此总结了世界范围内已建和在建的深地热工程实践，根据各项目储层岩性给出了世界范围内深地热开采示范工程与岩性分布。按照深地热实践中储层岩性出现的频次，三大类岩石中火成岩是深地热的主要岩石，沉积岩次之。表明深地热储层以花岗岩类、砂岩为主。另外，花岗岩作为深层火成岩也是深部地层的主要岩性，在...

1.背景岩石的热损伤演化与许多重要的科学和工程问题密切相关，如地震机制、深部地热能的有效开采等。然而，目前还缺乏合理的热损伤演化模型，尤其是在冷却过程中，热损伤的机理尚不清楚。利用专门设计的声发射（AE）测试系统，我们探索了岩石的热损伤评估，并建立了考虑加热和冷却过程的热损伤演化模型。利用DLSM分析了加热和冷却引起岩石损伤的机理。岩石的热损伤问题一直是地球科学中的一个有趣的话题，并引起了广...

岩土体作为一种力学性质复杂的高度非线性材料，在较大应力作用下，当岩土体内某个面上受力超过相应的强度时，岩土体就会发生相应的位移变形或破坏，进入大变形破坏阶段。但由于岩土大变形过程复杂，目前关于岩土大变形的数值模拟方面仍不够完善，现有数值计算方法不能完全反映其力学特征。经典的LSM只能求解固定泊松比的问题，其在处理大变形问题中提出的一些模型仍只考虑了正常的弹簧和粒子间的中心相互作用，并没有克服...