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文一：
非完整岩石破坏过程的无破裂建模与数值模拟
摘要：
含初始裂纹、孔隙和其他不连续性的非完整岩石破坏过程的模拟是岩石力学和岩土工程的研究热点。损伤涂抹法因其能够真实地描述岩石从微观到宏观的完整破坏过程而受到广泛关注。然而，在描绘预先存在的不连续性时，损伤涂抹法存在网格依赖性和应力奇异性等主要困难。为了克服当前方法的局限性，本文提出了一种新的非断裂建模策略，该策略受扩展有限元法的启发，用于处理嵌入的不连续性，其中可以通过引入适当的富集函数来表征裂纹面或空隙边界物理场的不连续，以及裂纹尖端的应力奇异性，并使用惩罚方法施加摩擦接触约束。将改进的建模策略和损伤涂抹分析的组合方法应用于实验室规模和工程规模的数值实例，与分析解或实验观测结果具有令人满意的近似性，表明当前的建模策略可以在保留损伤涂抹方法优点的同时进一步提高计算精度。
图：DSM的计算域。（a） 基于视觉图像的损伤涂抹裂纹表示；（b） NBMS对预先存在的裂纹进行了表征。
图：通过水平集方法确定（a）预先存在的裂纹和（b）空隙位置。
图：通过（a）当前策略和（b）单元涂抹法获得的具有中心圆孔的岩石样品的计算模型。
图：单步加载后无断裂模型和拖影模型的仿真结果：（a）水平位移轮廓；（b） 最小主应力轮廓。子图a1和b1中的实线白线表示非断裂模型中预先存在的裂纹。
图：当前策略给出的裂纹扩展序列。
图：从（a）当前策略和（b）单元涂抹法获得的侧壁开裂前的最小主应力场。
图：5号机组围岩的破坏模式。（a） 显示从当前策略中获得的模拟结果，（b）-（d）是现场观察。
图：不同时刻的仿真和监测结果。
文二：
考虑材料点破坏的光滑粒子动力学方法在岩石力学裂纹扩展模拟中的应用
摘要：
岩石断裂力学的数值模拟一直是岩石力学领域的一个主要研究兴趣和挑战领域。基于这一背景，提出了一种考虑失效材料点的光滑粒子动力学数值模拟方法（RGIMP）。RGIMP算法形式简单，不需要使用多个速度场，利用GIMP本身的稳定性，通过材料点的破坏过程模拟岩石的脆性断裂过程，并显示结果裂纹。通过单裂标准立方体试样、双裂标准立方体试件和双裂巴西圆盘试样的单轴压缩数值模拟验证了RGIMP算法的准确性。我们的研究成果为光滑粒子动力学方法在岩石力学工程中的应用和理解岩石断裂机理提供了参考。
图：MPM材料区域示意图；b将材料区域离散为材料点；c背景网格叠加物质点。
图：MPM和GIMP形状函数的比较。
图：显示处理失败的物质点a无裂纹；b裂纹外观；c裂纹扩展。
图：例3的裂纹扩展过程 a Step = 0，b Step = 72,000，c Step = 74,304，d Step = 76,032。
文三：
回填岩石复合材料的力学行为：物理剪切试验和反分析
摘要：
充填岩复合材料的剪切行为对矿山安全和地表沉陷管理至关重要。为了揭示回填岩石复合材料的剪切破坏机理，我们在三个恒定法向载荷下对回填岩石复合物进行了剪切试验，并与未填充岩石进行了比较。为了研究剪切试验中样品的宏观和细观破坏特征，通过高速相机和声发射监测记录了样品的开裂行为。与实验试验并行，使用离散元方法建立了回填岩石复合物和未填充岩石的数值模型，以分析连续-不连续剪切过程。基于损伤力学和统计学，提出了一种新的剪切本构模型来描述力学行为。结果表明，回填岩石复合材料具有特殊的剪切载荷变形曲线双峰现象，即第一个剪切峰值对应于岩石破碎，第二个剪切峰值由风积砂水泥/粉煤灰浆体回填破碎引起。此外，回填岩石复合材料的剪切特性曲线大致可分为四个阶段，即试样经历的剪切破坏：第一阶段：应力集中；第二阶段：裂纹扩展；第三阶段：裂纹聚结；第四阶段：剪切摩擦。数值模拟表明，风积砂水泥/粉煤灰浆体回填的存在不可避免地改变了试样的聚结类型和破坏模式，并对回填岩石复合材料的抗剪强度产生了增强作用。基于损伤力学和统计学，提出了一种剪切本构模型来描述试样的剪切断裂特性，特别是双峰现象。最后，结合微观试验和数值结果，探讨了剪切破坏的微观和细观机制。该研究可以促进对回填岩石复合材料剪切行为的更好理解，有助于采矿工程的安全。
图：原材料的物理化学特性: (a) PSD 和(b) XRD。
图：砂岩岩相分析：（a）平面偏振光，（b）交叉偏振光。
图：实验流程图。
图：试样剪切试验结果：（a）剪切应力-位移曲线，（b）膨胀行为曲线。
图：试样的破坏模式：（a）剪切为主的混合破坏，（b）拉伸剪切混合破坏-碎屑剥落区域；②-准拉伸剪切裂纹；③-斜向二次裂纹；④-准共面二次裂纹；⑤-准拉伸剪切次生裂纹；⑥-准斜向二次裂纹；⑦-剪切裂纹；⑧-拉伸裂纹。
文四：
考虑有限和褶皱不连续性的岩体结构特征：参数研究
摘要：
岩体内部结构的定量和不连续性特性的描述对于现代岩体表征至关重要。本研究基于数十年的岩石工程发展，通过审查和修订岩石质量指标（RQD）、体积节理数（Jv）、Pij系统等不同参数。这些参数的分析是通过蒙特卡洛模拟完成的，该模拟生成了5000个离散的不连续网络样本，包括fnite、折叠和非常低到非常高的不连续密度（Jv范围：0.5-117个不连续/m3），从而代表了各种可能的地质情况。P10、P20、P21、P30、P32、RQD和岩体分形维数在这些样品上进行了虚拟测量，并计算了实际岩石工程中使用的一系列更高级别的参数，并研究了它们之间的关系。结论是，在具有许多不连续性、软弱和各向异性岩体、变质岩体、褶皱岩体等要求苛刻的地质场景中，基于不连续性间距、不连续集数量或RQD的子估计的参数不适合描述岩体结构。通过修改经典参数及其关系，本研究有助于基本的岩体表征，并通过使开发的离散不连续性网络数据集和所有包含的代码对岩石力学界开放，为未来的发展铺平了道路。
图：示例显示了PDD1的多样性，其中不连续性根据其取向着色。
图：关于如何计算PDD1的体积节理计数与虚拟测量的体积节理数的不同建议之间的关系。
图：显示PDD1不同参数关系的配对图。
文五：
煤层破裂过程区及煤岩破裂特征的试验研究
摘要：
在这项工作中，通过三点弯曲试验研究了三种不同类型岩石（页岩、砂岩和煤）的物理、力学和断裂特性。通过声发射（AE）和数字图像相关（DIC）进一步研究了压裂特征。构建了考虑断裂过程区（FPZ）长度影响的修正断裂力学（MFM）理论，以比使用标准线弹性断裂力学（LEFM）更精确地计算断裂韧性。实验结果表明，煤的非线性断裂行为比砂岩和页岩更为显著。对于FPZ的几何形状，煤炭具有最大的FPZ面积，页岩、砂岩和煤炭的FPZ长宽比分别为0.86、1.96和1.93。此外，FPZ长度变化很大，而FPZ宽度在三种岩石中几乎保持稳定。使用所提出的MFM方法，页岩、砂岩和煤的平均断裂韧性值分别为1.019、0.419和0.058 MPa×m0.5，远低于标准LEFM计算的值。对于平均断裂能，砂岩的值最大（236.55 J/m2），而煤的值最低（42.99 J/m2）。这些新观察到的三种材料之间的断裂韧性和断裂能差异为在页岩气、致密砂岩气和煤层气联合开采中实施水力压裂提供了理论依据。
图：子集图像跟踪与匹配方案。左：参考图像。右：变形图像。
图：实验过程中的页岩、砂岩和煤样。
图：实验系统示意图。
图：页岩、砂岩和煤试样峰值处的水平应变云图。
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