金属矿山 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (4): 25-42.
梁世元1 许传华1,2 刘义鑫1,2 单宇翔1 宋天明3
LIANG Shiyuan1 XU Chuanhua1,2 LIU Yixin1,2 SHAN Yuxiang1 SONG Tianming3
摘要: 随着西部高寒地区露天矿山开发的不断深入,冻融循环与工程荷载耦合作用引发的岩体损伤劣化和边
坡失稳问题日益严峻,为此,系统梳理了冻融岩石宏细观损伤机制、本构模型改进及数值模拟技术的研究进展。普遍
认为,细观尺度上冻胀应力驱动的孔隙扩展与裂隙贯通等演化过程,是导致岩石宏观力学性能劣化的根本原因,具体
表现为强度下降、弹性模量降低以及破坏模式转变。通过引入细观损伤变量并结合多场耦合理论,所建立的统计损
伤模型、温度—渗流—应力—损伤耦合模型以及宏细观关联分段模型,能够更准确地描述冻融与荷载共同作用下岩
石的非线性力学响应。在数值模拟方面,离散元法、相场法等技术为揭示冻胀裂纹演化规律、实现多尺度损伤过程模
拟以及评估岩体稳定性提供了有效手段。当前研究在宏细观损伤跨尺度关联机制、复杂地质条件下多场耦合模型以
及模拟技术深化等方面仍存在不足。未来研究需深化宏细观损伤跨尺度定量关联,完善适用于复杂地质环境的温
度—渗流—应力—损伤全耦合模型,发展基于人工智能的数值模拟方法与损伤智能预测模型;构建“机制—预测—防
控”一体化研究框架,形成从损伤机制分析到工程风险防控的完整技术体系,为寒区矿山安全高效开采提供理论与技
术支撑。
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