地质材料摩擦剪切破裂的相场模型

地质剪切破裂如断层和滑移面，在承受显著围压时沿不连续面表现出明显摩擦。正如数十年前Palmer与Rice的断裂力学理论所揭示，该摩擦在这些剪切破裂的扩展中起关键作用。本文发展了一种压力敏感地质材料中剪切破裂的新相场模型，尊重摩擦在破裂扩展机制中的作用。基于近期提出的摩擦界面相场方法，我们建立了一组控制方程，适用于不同接触条件（或缺失接触），其中摩擦能量耗散在滑移过程中出现在裂纹驱动力中。我们随后推导了相场模型的退化函数和阈值断裂能，使应力-应变行为对相场正则化长度参数不敏感。该推导过程将近期内聚拉伸破裂相场模型中使用的 methodology 扩展至摩擦材料中峰值与残余强度共存并随围压演化的剪切破裂。所得相场公式可证明与Palmer和Rice理论一致。数值算例表明，所提相场模型是模拟地质材料（如断层与滑移面扩展）剪切破裂过程的物理合理且数值高效的方法。