碎化过程的数值模拟 9V|) 3GF
岩土工程中经常需要对地层进行开挖。挖方引起的岩土材料劣化现象已越来越受到注意。前不久国内有人提出建立岩石力学新分支的主张以专门研究挖方引起的问题，并把这一新分支称为“卸荷岩石力学”或“采动岩石力学”。但对Mohr—Coulomb材料来说，加荷还是卸荷显然不能简单地根据荷载增加还 JnLF61
是减小来判别。如图2中AB和AC两条应力路径都可以导致材料的破坏，不能说前者是加荷而后者是卸荷。岩石力学应当对两种路线的破坏过程都进行研究。不宜专为研究AC的破坏过程而另立一个分支。但是，人们也应当重视他们的意见，即AC过程和AB过程有重大的不同，后者往往伴随着岩体中裂缝开展和不断破碎的劣化过程。如果把自然条件下岩层的劣化过程称之为风化，则为了区别起见，不妨把人工开挖所引起的劣化过程称之为碎化。硬粘土层中进行开挖同样会遇到碎化过程。对这一过程进行数值模拟正是岩土力学工作者当前面临的重大挑战。 M9Xq0BBu
如果排除岩石中原有的节理和裂隙，碎化过程似与岩石组成中不同性质的结晶体界面分离有关，正如混凝土骨料与浆液凝固体之间的界面容易因应力集中而剥离一样。但是，目前这类研究尚停留在细观上探索阶段。宏观上断裂力学只能研究完整岩体中少数几条裂缝，无法应付大量裂缝和碎块并存的情况。损 n(W&GSj|u9
伤力学当然会有应用前景，但不宜简单地把金属损伤力学的概念搬过来用。 1E=E ?$9sg
在土力学中，笔者曾针对结构性粘土提出一个可以描述碎化过程的砌块体模型（图3）。这一模型认为土体的塑性变形由两部分组成，一部分源于块体之间的滑移，可以通过传统的屈服函数描述，另一部分则由块体的破碎引起，可以通过引入一个新的损伤函数求得。这一模型是否可以推广用于分析岩体的碎化过程，尚有待研究。 fR]KXfZ
