硬脆性岩石多尺度损伤蠕变模型及长期强度研究

赵伦洋，赖远明，牛富俊，李鹏飞，朱其志

(1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州，510641；2.华南理工大学华南岩土工程研究院，广东广州，511442；3.中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州，730000；4.巴黎东部大学多尺度模拟与仿真实验室，法国巴黎，77454；5.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京，210098)

随着我国对地下空间开发利用和对地下资源需求的日益增大，大量的深部重大地下工程已陆续启动实施，如地热开发[1]、高放废物地质处置库[2]、川藏铁路[3]等。大量研究表明[4−7]，深部高地应力硬脆性工程围岩在承受小于其抗压强度的荷载作用下，有可能产生较大的蠕变变形或诱发围岩迟滞性岩爆灾害，对工程的稳定性造成显著的不利影响。由于硬脆性岩石材料的复杂性(非均质性、多相性、工程时效性、体积膨胀现象等)及工程环境的不确定性，建立硬脆性岩石蠕变本构模型可以为深部岩体工程的长期稳定性分析提供重要的理论依据。现有的岩石蠕变本构模型主要有元件模型和经验模型两大类。元件模型采用弹簧、滑块和黏壶分别描述岩石的弹性、塑性和黏性行为，并通过它们之间的串并联来模拟岩石的应力、应变与时间的关系，其中，西原模型、Bingham模型和Burgers 模型得到了较为广泛的应用。这类模型虽然概念明确，表达直观，但由于其参数确定和模型识别的复杂性以及对于加速蠕变阶段描述的局限性，限制了其在工程上的应用。……