近日，我院地下空间工程系严成增教授课题组在地球科学和工程地质领域国际知名期刊Engineering Geology (中科院一区Top，T1期刊，IF=7.4) 发表题为“Investigating the influence of water on swelling deformation and mechanical behavior of mudstone considering water softening effect”的学术论文。该论文第一作者为2020级博士研究生王铁，通讯作者为严成增教授，中国地质大学（武汉）皇冠线路检测(中国)有限公司官网为第一署名单位。
作为一种典型的膨胀软岩，泥岩在自然界中广泛分布。由于泥岩内部含有大量的亲水性黏土矿物，其在遇水后不仅会发生膨胀变形，还会受到水的软化作用，降低自身强度。近些年来，由于泥岩遇水膨胀导致的工程事故数不胜数，如库水位波动诱发的泥岩滑坡，降雨入渗引起的泥岩边坡失稳和高湿度环境下泥岩隧道吸水导致的变形和破坏等。为了研究水对泥岩膨胀特性和力学行为的影响，本文首先在FDEM的湿度扩散-断裂耦合模型的基础上考虑水对泥岩软化作用。然后，通过干燥泥岩的单轴，三轴压缩以及溶胀试验对其微观参数进行标定。随后，采用该耦合模型对不同含水率的泥岩进行单轴压缩和三轴压缩数值试验。结果表明泥岩的力学强度在经过水弱化后都随着含水率的增加而减小，且模拟结果与室内试验结果吻合的较好。此外，泥岩的单轴压缩破坏模式随着含水率的增加呈现由剪切破坏转向拉伸破坏的趋势。而三轴压缩下的泥岩试样则随着含水率和围压的增大逐渐发生共轭剪切破坏，且对于不同含水率的泥岩，其剪切裂纹的占比都随着围压的增大而增加。研究结果可为软弱岩体工程长期稳定性预测和安全评价提供参考。
不同含水率泥岩的单轴压缩破坏模式
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2023.107102
严成增，教授，博士生导师，香江学者，入选2022年全球前2%顶尖科学家榜单，获2021年度Scott Sloan最佳论文奖，2021年度领跑者5000中国精品科技期刊顶尖学术论文奖。担任SCI期刊特刊客座主编。主要从事多物理场岩石断裂数值分析、有限-离散元方法 (FDEM) 的研究工作。先后首次建立了系列FDEM渗流-断裂、热-断裂、水热、接触传热、湿度-断裂、化学-断裂耦合模型，提出了多物理断裂分析系统性计算方法，研制了GPU并行多物理场断裂分析软件MultiFracS，相比串行版本加速2个数量级。在国内外主流期刊发表论文60余篇（一作/通讯SCI 43篇），ESI高被引2篇，论文总被引用次数2193次，单篇最高被引197次，引用次数超过100次的有4篇；申请及授权发明专利6项，软件著作权2项。主持国家自然科学基金等项目多项。应邀在香港理工大学、加拿大多伦大学FDEM global workshop等作特邀报告。
