Li, M. Y., Wu, Z. J., Weng, L., Liu, Q. S. and Chu, Z. F (2024). Modelling Thermo-hydro-mechanical (THM) Effect on the Hydro-mechanical Properties of Granite in Disposal System Using an Improved Meso-structure-Based DEM Model. Rock Mechanics and Rock Engineering. DOI: 10.1007/s00603-024-03779-9.

表征花岗岩在热-水-力（THM）作用下细观结构的变化，对于了解核废料处置系统中花岗岩水-力特性的演变机制具有重要意义。本研究提出了一种改进的基于花岗岩细观结构的DEM模型（I-MSBM），通过结合试验结果确定了花岗岩孔隙的孔径相关强度和弹性模量弱化因子，充分考虑了THM作用对矿物晶粒粘结的弱化效应。数值与试验结果的对比表明，所建立的模型能够较好地区分花岗岩中不同矿物、矿物边界和孔隙在THM作用下的响应行为。进一步地，本研究基于I-MSBM查明了温度（25 ~ 225℃）、孔隙压力（0 ~ 12 MPa）和围压（15 MPa）耦合作用下花岗岩渗透率和宏观力学性能（单轴抗压强度和弹性模量）的演化规律，并深入探讨了花岗岩宏观水力学性能变化的主要影响机制。结果表明：花岗岩的渗透性和宏观力学性能在中等温度（T < 125℃）下对高孔隙压力（P > 4 MPa）的作用更为敏感，这主要是由于高孔隙压力引起的孔隙孔径变化所导致的；此外，当温度高于125 ℃时，花岗岩宏观水力学性能更容易受到热致微裂纹加速发展的影响。

图1 THM作用模拟流程

图2 I-MSBM中孔隙压力分布在y方向上随渗流时间的演化规律

图3 孔隙粘结弱化因子与温度、孔隙压力的本构关系（a）强度弱化因子；（b）弹性模量弱化因子

图4 热水力作用下花岗岩单轴压缩强度随（a）孔隙压力；（b）温度的演变趋势