干湿循环作用下岩石累积损伤机理研究

As the advancing edge of geotechnical engineering and its related science studies, water-rock interaction is a crucial content of the study of the stability of engineering rock-mass and soil. And in the procedure of cyclic drying-wetting, which is one of water-rock interaction's important compositions, rock-mass altered the current state of water, while suffering repeated erosion itself, which would result in the deterioration of rock and soil, influence its the strength and deformation parameters, and leave significant effect on the stability and durability of geotechnical engineering.So through wetting-drying test of rock sample in laboratory,analyzing variation law of rock microstructure composition, mineral content, basic physical parameter, rational parameters of water, mechanical parameters,for revealing the rock degradation mechanism under wetting-drying cycle test,has the great significance. At the same time, it provides strong theoretical foundation for studying rock weathering characteristics of hydro-fluctuation belt in the reservoir area and the evolution mode of reservoir banks collapse,etc.It is also conducive to promote the water-rock interaction theory and the environmental geotechnical engineering development.

水－岩相互作用作为岩土工程相关学科研究的前沿领域，是工程岩土体稳定研究的重要内容，而干湿循环过程是水－岩相互作用的重要组成。干湿循环过程中，岩石改变了水的赋存状态，同时自身也受到水的反复侵蚀。干湿循环作用将造成岩土体岩性劣化，进而影响其强度和变形，并对岩土工程的稳定性和耐久性产生重要影响。因此，通过室内岩石的干湿循环试验，分析岩石微观结构组成、矿物成分、基本物理参数、水理性参数、力学参数等的变化规律，并建立相应的累积损伤模型，对于揭示干湿循环作用下岩石劣化机理具有重大意义，同时为库区消落带内岩石的风化特征、库岸崩滑演化模式等方面研究提供有力的理论基础，也有利于促进水－岩相互作用理论和环境岩土工程的发展。

水对岩体具有化学、物理和力学的作用，水-岩相互作用问题是岩土工程（边坡、危岩、坝基、文物保护等）基础性研究课题之一，而干湿循环过程是水－岩相互作用的重要组成部分。本项目在充分借鉴前人研究成果的基础上，采用实验室“烘干-饱水-烘干”过程来近似模拟三峡库区消落带典型岩石受库区水位反复升降的影响，通过室内试验、理论分析及数值计算相结合的方法，进一步对不同干湿循环作用下的岩石累积劣化机理进行了较为深入的研究，推导了干湿循环作用下岩石的累积弹塑性损伤本构模型；并基于化学热力学、化学动力学理论，结合酸碱环境干湿循环作用下的力学与微细观试验，提出了砂岩孔隙度演化理论及演化规律。通过理论推导和数值模拟研究了岩石宏观力学参数与细观力学参数（PFC颗粒-粘结模型）之间的关系，结合岩石断裂力学试验，进一步解释了细观力学参数的物理意义。对于揭示干湿循环作用下岩石劣化机理具有较大意义，同时为库区消落带内岩石的风化特征、库岸崩滑演化模式等方面研究提供有力的理论基础，也有利于促进水－岩相互作用理论和环境岩土工程的发展。