用MultiFracS软件研究水对泥岩膨胀变形力学行为的影响发表于EG

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【最新论文】Wang T, Yan CZ*. Investigating the influence of water on swelling deformation and mechanical behavior of mudstone considering water softening effect. Engineering  Geology. 2023,318:107102. (SCI, IF=6.902)

水对泥岩的膨胀特性和力学性能有很大影响。由于泥岩内部含有的大量粘土矿物，导致其在遇水后发生膨胀变形。这些粘土矿物颗粒间的粘结作用也会由于水进入空隙而降低，进而软化泥岩并降低其力学强度。为此本文利用MultiFracS的湿度扩散-断裂耦合模型，考虑水对泥岩软化作用，研究水对泥岩膨胀特性和力学行为的影响。通过干燥泥岩的单轴，三轴压缩以及溶胀试验对其微观参数进行标定。采用该耦合模型对不同含水率的泥岩进行单轴压缩和三轴压缩数值试验。结果表明泥岩的力学强度在经过水弱化后都随着含水率的增加而减小，且模拟结果与室内试验结果吻合的较好。单轴压缩下的破坏模式随着含水率的增加呈现由剪切破坏转向拉伸破坏的趋势。三轴压缩下的泥岩则随时含水率和围压的增大逐渐发生共轭剪切破坏，且对于不同含水率的泥岩，其剪切裂纹的占比都随着围压的增大而增加。最后，还讨论了非均质性和膨胀系数对泥岩膨胀变形、力学性质以及破坏模式的影响。

图1 不同含水率下破坏模式

图2. 均质度系数对强度和破坏模式的影响

来源：MultiFracS多物理场断裂分析软件