基于近场动力学与有限体积法耦合的裂隙岩体渗流模拟
李卓徽，周宗青，高成路，张道生，白松松
（1. 浙江大学建筑工程学院，浙江 杭州 310058；
2. 山东大学齐鲁交通学院，山东 济南 250002；
3. 陆军勤务学院军事设施系，重庆 401311）
近几十年来介质中的流固耦合数值研究已成为力学、土木和环境工程等领域的主要研究课题，该研究涉及到固体变形和裂隙演化扩展以及裂隙区流体流动。为了求解这类问题，出现了各种复杂的数值模型，可简单分为3 类：连续、离散和混合方法。典型的连续方法主要是基于有限元法，但此类方法难以解决裂纹尖端应力场奇异问题；
离散方法通常采用离散元法，在宏细观参数标定方面存在复杂性和局限性；
为了结合连续方法和离散方法的优点，一些混合方法被提出［1］，但这些方法均在处理多裂纹、裂纹分叉问题时仍面临挑战，特别是在三维条件下。
近场动力学（PD）理论最早是由美国Sandia 国家实验室的Silling［2］在2000年提出。其基本思想是以非局部作用的积分模型代替传统理论的微分模型，可以解决有限元方法中尖端奇异性的问题，同时，兼具分子动力学方法和无网格方法的优点，又突破了经典分子动力学方法在计算尺度上的局限［2］。这使得近场动力学理论可以描述从连续到不连续、从微观到宏观的一系列力学行为。Zhou等［3］提出了一种考虑压缩荷载作用下岩体峰后阶段的微观弹塑性本构模型。Gao 等［4-6］将近场动力学应用于隧道开挖，分析了在不同强度折减系数下不同节理倾角的节理岩体的破坏模式，以及模拟了在隧道开挖过程中岩体渐进破坏导致突水通道形成的演化过程。与此同时，近场动力学理论还能模拟流体渗流问题，在统一框架下实现流-固耦合模拟是近场动力学理论的又一大突出优势。因此，越来越多的学者将近场动力学理论用于岩石材料流固耦合问题的模拟研究中。寿云东［7］针对岩土工程中的温度场-渗流场-应力场耦合问题，引入最大拉应力强度准则、莫尔-库仑强度准则和双剪强度准则，建立了基于近场动力学理论的裂隙岩体温度场-渗流场-应力场耦合数值模型，实现了巷道围岩失稳破坏过程的模拟。王允腾［8］专注键型近场动力学理论研究，针对岩体热-水-力-化（THMC）耦合作用机理，提出了THMC 耦合作用下的键型近场动力学数值模型，从而实现了THMC 耦合作用下岩体破裂过程模拟。然而，由于近场动力学涉及到非局部的相互作用，与经典模型相比，近场动力学理论在离散化时需要更多的计算资源，这一点在模拟流固...
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