COMSOL Multiphysics的岩土力学模块(Geomechanics Module)
1 引言
在过去的一个笔记中，曾经提及过Comsol Multiphysics多物理场数值模拟软件(最新发布的工业软件(采矿,结构和数值模拟)，但这个软件在岩土工程中很少用到。根据调查，GeotechSet数据集内仅包括了不到10篇相关文献。本笔记简述了Comsol的岩土力学模块。
2 Comsol岩土力学模块
Comsol的岩土力学模块(Geomechanics Module)是结构力学模块的附加模块，如下图所示。在软件安装时可以选择该模块，其中提供的工具将结构力学模块扩展到岩土工程的定量研究，可以进行岩石力学和土力学的单一物理场和多物理场模拟，如隧道，开挖，边坡稳定性及挡土结构，可以使用许多非线性岩土力学材料模型来研究土和岩石的变形，塑性，蠕变和破坏，以及它们与桩，支撑结构和其它人工结构的相互作用。这个模块包含了广泛的材料模型：
(1) 土力学模型：Drucker-Prager；Mohr-Coulomb; Modified Cam-Clay model; Hardening Soil model. 为了与FLAC的本构模型比较，可参考下述链接：
(2) 用户自定义的塑性、流动规则和硬化模型。
(3) 混凝土模型: Bresler-Pister; Ottosen; William–Warnke
Bresler and Pister对同时受到扭转和轴向压缩的混凝土圆柱体进行了试验，从这些实验结果中得出的断裂准则如下所示：
Ottosen模型如下所示:
(4) 脆性损伤模型(Brittle damage models)
(5) Hoek-Brown模型
(6) 蠕变模型 (Creep models)
(7) 预先定义和用户定义的非线性弹性材料: Ramberg-Osgood, Hardin-Drnevich, Duncan-Chang等。
这些材料模型也可以耦合创建的任何新方程，并与其它物理场, 如热传导、流体流动和多孔介质中的溶质传输等进行耦合。
3 Comsol在岩土力学中的应用
Nasir(2014) 使用耦合的thermo-hydro-mechanical-chemical (THMC) 模型研究了气候变化影响下核废料场地沉积岩的孔隙度和渗透率变化；Zhou(2014) 模拟了水库水和降雨对三峡边坡滑动体的渗透；Zhang (2015)模拟了隧道围岩塑性区的发展; Cao (2016)模拟了采矿引起的断裂导致瓦斯迁移；Wang (2018) 模拟了各向异性岩体的边坡损伤带；Beya (2019) 模拟了在永久性冻土采矿中水泥浆充填加热固化条件的过程；Liu (2020) 模拟了断裂花岗岩中地热的传播。
