斷續(xù)預(yù)制裂紋巖石三軸流變力學(xué)特性的試驗(yàn)與模型研究基本信息

工程巖體似斷非斷，似連非連，呈現(xiàn)斷續(xù)結(jié)構(gòu)特征，且多處于三向復(fù)雜狀態(tài)下，因而研究復(fù)雜狀態(tài)下斷續(xù)預(yù)制裂紋巖石三軸流變力學(xué)特性，對(duì)于確保節(jié)理裂隙巖體工程長(zhǎng)期穩(wěn)定與安全具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本項(xiàng)目擬以錦屏一級(jí)水電站巖石高邊坡工程和向家壩水電站大型地下洞室群巖石工程長(zhǎng)期穩(wěn)定與安全性為研究目標(biāo)，采用巖石全自動(dòng)三軸流變伺服儀，對(duì)斷續(xù)預(yù)制裂紋巖石在復(fù)雜狀態(tài)下進(jìn)行三軸流變?cè)囼?yàn)，研究不同圍壓及不同應(yīng)力路徑下斷續(xù)預(yù)制裂紋巖石的蠕變和松弛力學(xué)特性，探討預(yù)制裂紋參數(shù)、圍壓以及應(yīng)力路徑對(duì)巖石流變力學(xué)參數(shù)的影響。在分析復(fù)雜狀態(tài)下斷續(xù)預(yù)制裂紋巖石三軸流變宏微觀試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用細(xì)觀力學(xué)理論，建立巖石非線(xiàn)性流變模型。最后將流變力學(xué)參數(shù)及非線(xiàn)性流變模型的研究成果應(yīng)用于巖石工程實(shí)踐中，預(yù)測(cè)復(fù)雜狀態(tài)下巖石工程長(zhǎng)期穩(wěn)定與安全性。本研究成果對(duì)于促進(jìn)在長(zhǎng)期復(fù)雜狀態(tài)下巖石工程失穩(wěn)破壞的預(yù)測(cè)研究具有重要的理論指導(dǎo)意義。 2100433B

本項(xiàng)目以高壩壩基和地下洞室在長(zhǎng)期滲流作用下的穩(wěn)定性問(wèn)題為工程背景，開(kāi)展針對(duì)壩基或洞室?guī)r體在水-力耦合作用下流變力學(xué)特性的試驗(yàn)研究。經(jīng)過(guò)本項(xiàng)目3年持續(xù)不斷的深入研究，取得了如下成果： （1）研制和改造了考慮滲流應(yīng)力耦合條件下的巖石三軸滲流流變力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成了砂巖、花崗巖等脆性巖石水力耦合條件下的常規(guī)三軸試驗(yàn)和三軸流變力學(xué)試驗(yàn)，研究了滲透壓力對(duì)巖石應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及流變變形的影響規(guī)律，對(duì)巖石在應(yīng)力應(yīng)變過(guò)程中的及流變變形過(guò)程中的滲透性演化規(guī)律進(jìn)行了探討，并通過(guò)電鏡掃描試驗(yàn)和其他物理實(shí)驗(yàn)分析了巖石流變變形破壞的微觀機(jī)理。 （2）基于唯象的損傷力學(xué)和孔隙介質(zhì)力學(xué)理論，發(fā)展了可模擬巖石三階段流變特征的流變損傷模型，并考慮孔隙水壓力的作用；提出了基于熱力學(xué)框架下的離散粘彈塑性模型和基于細(xì)觀力學(xué)的巖石損傷流變模型對(duì)砂巖的時(shí)效變形進(jìn)行了較好的模擬，模型可進(jìn)一步推廣到考慮孔隙水壓力的作用。 （3）在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流方面：在基金的資助下去法國(guó)里爾科技大學(xué)里爾力學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)普渡大學(xué)進(jìn)行了交流訪(fǎng)問(wèn)，在訪(fǎng)問(wèn)期間，與法國(guó)里爾科技大學(xué)邵建富教授、里爾中央理工大學(xué)Skoczylas教授分別就巖石時(shí)效力學(xué)的宏細(xì)觀力學(xué)模型以及巖石滲透性測(cè)試方法方面進(jìn)行了合作研究和討論；參加了國(guó)內(nèi)外本領(lǐng)域重要學(xué)術(shù)會(huì)議7次，如12次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)，基金委主辦的巖土力學(xué)與巖土工程國(guó)際研究熱點(diǎn)前沿青年科學(xué)家論壇，第四屆巖土工程安全與風(fēng)險(xiǎn)國(guó)際研討會(huì)等，并協(xié)辦和參加了兩次本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的小型國(guó)際研討會(huì)，如巖土材料時(shí)效力學(xué)特性研究國(guó)際研討會(huì)和第一屆巖土力學(xué)與地下工程國(guó)際研討會(huì)，在這些會(huì)議上都作了關(guān)于本課題研究成果和進(jìn)展的學(xué)術(shù)報(bào)告。 （4）本課題共發(fā)表見(jiàn)刊或錄用的論文共計(jì)20篇，其中SCI論文8篇，EI源刊論文6篇，ISTP論文1篇，其他論文5篇；負(fù)責(zé)人為第一作者發(fā)表的論文11篇，其中SCI論文4篇，EI論文5篇。已培養(yǎng)畢業(yè)碩士研究生4名，協(xié)助培養(yǎng)博士生2名；授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)。并獲得江蘇省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，排名第4，水力發(fā)電科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，排名第6。 綜上，本課題在青年科學(xué)基金項(xiàng)目的資助下，圓滿(mǎn)完成了各項(xiàng)工作任務(wù)，取得了高質(zhì)量的研究成果，達(dá)到了預(yù)期研究目標(biāo)，完成的工作任務(wù)指標(biāo)在各方面均超過(guò)了預(yù)期。 2100433B

本書(shū)基于巖石流變理論，以無(wú)錨及加錨體流變本構(gòu)模型分析為出發(fā)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)研究了無(wú)錨及加錨體試件基本蠕變特性，揭示了深部巖體工程圍巖蠕變特性、破壞形態(tài)及控制機(jī)理，是系統(tǒng)論述巖石流變模型及蠕變特性試驗(yàn)的專(zhuān)著。巖石無(wú)錨體基本流變本構(gòu)模型；巖石加錨體基本流變本構(gòu)模型；巷道圍巖錨固體流變控制模型；高缺陷裂隙巖石蠕變?cè)囼?yàn)；高強(qiáng)度紅砂巖峰后蠕變?cè)囼?yàn)；不同加載速率紅砂巖蠕變?cè)囼?yàn)；高應(yīng)力區(qū)混凝土試件蠕變?cè)囼?yàn)；巖石分級(jí)加載能量演化蠕變?cè)囼?yàn)；基于物理模擬錨固巖體蠕變?cè)囼?yàn)；深井巷道錨固圍巖蠕變控制試驗(yàn) "

本書(shū)系統(tǒng)介紹了巖石蠕變、彈性后效、應(yīng)力松弛等試驗(yàn)，針對(duì)巖石流變力學(xué)參數(shù)優(yōu)化搜索的辨識(shí)方法、非線(xiàn)性流變力學(xué)本構(gòu)模型、長(zhǎng)期強(qiáng)度確定方法、工程長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析等方面進(jìn)行了詳細(xì)的敘述。全書(shū)共分11章，主要內(nèi)容包括：緒論、經(jīng)典巖石流變力學(xué)模型、巖石流變力學(xué)參數(shù)辨識(shí)方法、巖石流變?cè)囼?yàn)設(shè)備與試驗(yàn)加載方式、巖石蠕變力學(xué)特性試驗(yàn)、巖石力學(xué)彈性后效特性試驗(yàn)、巖石應(yīng)力松弛特性試驗(yàn)、含裂隙巖石蠕變力學(xué)特性試驗(yàn)研究、巖石非線(xiàn)性流變本構(gòu)模型理論研究、巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度確定方法研究、巖石工程長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析。