基于各向异性损伤模型的层状准脆性岩石强度预测与本构行为研究

本综述基于不可逆热力学（irreversible thermodynamics）和Mori–Tanaka均质化理论，提出了一种考虑弱面倾角效应的各向异性损伤模型（anisotropic damage model），通过解析解和宏观强度准则揭示了层状准脆性岩石在三轴压缩下的破坏机制与能量演化规律，为岩土工程稳定性评估提供了理论依据。

　　

Section snippets

Theoretical framework of the micro-mechanical anisotropic damage approach

本节介绍了微观力学各向异性损伤模型的基本理论框架。该理论基于微裂纹或弱面对材料力学性能的影响，从微观角度建立了描述损伤演化与力学响应的控制方程。该框架不仅为开发损伤本构模型提供了物理基础，还为链接微观结构与宏观行为奠定了理论基础。

Analysis of constitutive behavior in rocks with oriented bedding planes

基于前述各向异性损伤理论，以下分析针对含定向层理面的材料在轴向和侧向压缩下的本构行为提出了显式解析解。本研究系统探讨了层理取向对应力-应变响应的影响，同时指出该模型并非旨在捕捉微裂纹网络的全部复杂性，而是聚焦单一持续性弱面的宏观效应。

Energy evolution analysis for oriented bedding planes

本节基于理论模型预测，研究了三轴压缩加载过程中弹性、塑性和自由能分量的演化规律。

如第2.2节所述，结合公式(4)与(9)，由固体基质和一个定向弱面组成的代表体积元（REV）的自由可重新表述为：Ψ = 1/2 Σ : S^m : Σ + Σ : E^p ? 1/(2d) E^p : ??ⁿ : E^p。

需注意的是，所研究的基质-包裹体系统中仅考虑了一个定向弱面。根据先前研究…

Conclusions

本研究基于各向异性损伤力学开发了一种取向依赖性模型，用于捕捉具有不同层理面倾角的层状岩石的复杂破坏机制和各向异性强度。通过不可逆热力学和Mori–Tanaka均质化方法，推导了多种三轴压缩条件下的解析解。该模型准确预测了破坏模式，并划定了不同层理倾角下解析解的存在范围。