各向异性岩石流变损伤力学特性实验与本构模型研究

Rheological tests are conducted on an anisotropic rock within a rock automatic rheological triaxial test system. Rheological characteristics of the anisotropic rock under various confining pressures and stress-loading paths are studied. The effects of anisotropic degree and stress-loading paths on long-term rheological strain curves of the anisotropic rock are analyzed. The time-dependent evolutionary law about rheological damage and failure modes are investigated to express the mechanisms of rheology-damage-failure of anisotropic rock. The long-term strength criterion for anisotropic rocks are proposed. A nonlinear elasto-plastic damage model and a rheological damage nonlinear visco-elasto-plastic model for anisotropic rocks are developed. This research not only take benefit to the developments of rheology and damage theory in rock mechanics, but also significantly useful to solve the problems about long-term stabilities and safety in important rock engineering.

应用岩石全自动三轴流变力学实验系统，开展各向异性岩石三轴流变力学特性试验，研究不同围压和应力加载路径下的各向异性岩石三轴流变力学特性，分析各向异性程度、应力路径对各向异性岩石长期流变的影响规律；研究不同围压和应力路径下的各向异性岩石流变损伤破坏模式随时间演化规律，揭示各向异性岩石流变-损伤-破坏的时效演化机制；研究各向异性岩石流变长期强度准则，建立反映各向异性的岩石非线性弹塑性损伤特性和流变损伤特性的非线性黏弹塑性流变损伤本构模型。研究成果将有助于深化各向异性岩石流变力学与流变损伤力学理论的发展，有助于岩石工程长期稳定性与安全性的工程实践应用。

利用岩石全自动流变力学实验系统，开展各向异性岩石的流变力学特性试验，研究各向异性岩石的长期力学参数，为岩石工程设计、施工及长期安全运营提供科学的参考依据。以室内岩石三轴流变力学试验为研究基础，开展各向异性岩石力学实验和三轴流变力学实验，采用试验研究、理论分析与数值模拟相结合的方法，提出各向异性岩石流变损伤力学特性和本构模型。应用岩石全自动三轴流变力学试验系统，开展各向异性岩石相似材料模型力学特性试验，研究了不同围压和应力加载路径下的三轴流变力学特性和破坏机制；提出了节理因子方法和模量比方法来确定现场岩体的力学特性，其能估算工程现场的各向异性岩石的单轴抗压强度和弹性模量；基于力学试验和现场实测资料，提出适用于描述柱状节理岩体各向异性变形破坏的力学本构模型，实现模型计算程序的二次开发和应用；基于白鹤滩水电站柱状节理玄武岩承压板变形试验，采用离散元方法进行了柱状节理岩体节理变形参数反分析，获得连续屈服节理本构的卸荷松弛状态和未松弛状态下的节理法向和切向刚度。基于细观损伤和微裂纹摩擦滑移共轭的损伤驱动力和微裂纹局部应力分析，建立了损伤-塑性耦合的本构模型。研究成果将有助于深化各向异性岩石流变力学与流变损伤力学理论的发展，有助于岩石工程长期稳定性与安全性的工程实践应用。