含粗糙度的岩石裂隙相场建模

相场建模——一种处理不连续面的连续方法——因能在无需显式表面追踪算法的情况下处理复杂不连续几何，正日益流行于岩石裂隙模拟。然而，现有相场模型均未考虑表面粗糙度对裂隙力学响应（如弹性可变形性与剪切诱导扩容）的影响，尽管该行为对地下系统至关重要。为填补此空白，我们在此引入首个粗糙岩石裂隙相场建模框架。该框架将基于位移跳跃的不连续面离散本构模型转化为基于应变的连续模型（无需任何附加参数），随后将其嵌入摩擦界面的相场公式。我们采用最初为离散建模提出的岩石节理模型构建特定相场形式以阐释该框架。新公式所得结果与成熟离散方法在从单不连续面剪切到破裂岩石压缩的多种问题上高度吻合。进一步证明相场公式可良好模拟粗糙不连续面处的复杂裂纹扩展。因此，我们的相场框架在岩石力学中常见的粗糙不连续面离散本构模型与计算力学标准的连续有限元方法之间提供了前所未有的桥梁，且无需任何显式表征不连续面几何的算法。