高等巖體力學(xué)論文-巖石力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀綜述

1、<p>　　巖石力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀綜述</p><p>　　學(xué) 生 姓 名 馬啟昂 </p><p>　　學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 15102020223 </p><p>　　所 在 學(xué) 院 土木與建筑學(xué)院 </p><p>　　任 課 教 師 凌同華

2、 </p><p>　　巖石及巖體力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀綜述</p><p><b>　　馬啟昂1</b></p><p>　?。? 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 土木與建筑學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410114）</p><p>　　摘 要： 基于國(guó)內(nèi)外重要文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用文獻(xiàn)計(jì)量技術(shù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)近 30 年來(lái)巖石力學(xué)與巖土工程有關(guān)期刊論文信息

3、和被引特征。結(jié)合巖石工程相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)內(nèi)容、973 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目的研究成果、對(duì) 10 余年中國(guó)巖石工程學(xué)科的進(jìn)展與挑戰(zhàn)進(jìn)行分析和論述?？偨Y(jié)我國(guó)巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)科發(fā)展?fàn)顩r與研究進(jìn)展，總結(jié)分析近10年來(lái)巖石強(qiáng)度與變形理論、巖石斷裂與損傷力學(xué)、巖石動(dòng)力學(xué)與本構(gòu)關(guān)系、巖石非線(xiàn)性、巖石多場(chǎng)耦合、巖石加固與穩(wěn)定性分析等方面的若干進(jìn)展。最后基于中國(guó)巖石工程的特點(diǎn)與不足，提出 10 個(gè)挑戰(zhàn)性問(wèn)題，并指出了

4、巖石工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。</p><p>　　關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；巖體工程；研究進(jìn)展；發(fā)展方向；</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　21 世紀(jì)，我國(guó)各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資源開(kāi)發(fā)處于快速發(fā)展階段，水利水電開(kāi)發(fā)、礦山與能源開(kāi)采、能源儲(chǔ)存與廢棄物地下處置、地面與地下交通建設(shè)、城市各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)發(fā)及其他許多巖土工程的建設(shè)

5、促進(jìn)了我國(guó)巖石力學(xué)的快速發(fā)展。但同時(shí)也面臨著許多新的挑戰(zhàn)性難題，例如特殊的區(qū)域性構(gòu)造地質(zhì)條件(如膨脹巖、地下暗河和巖溶、松散破碎復(fù)雜巖基、高地應(yīng)力作用下的軟硬巖)、大跨洞室圍巖的大變形控制、水工隧洞洞群之間的相互作用、復(fù)雜壩基穩(wěn)定、深部巖爆、巖體內(nèi)的裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流、“三下”(重要道路下、水下和建筑物下)采礦、自然或人工開(kāi)挖高陡巖質(zhì)邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定、尾礦壩潰壩、地下空間利用、防護(hù)工程、海底隧道以及其他工程巖石力學(xué)問(wèn)題。上述交通、能源、水利水電

6、與采礦工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域的需求，有力地促進(jìn)了我國(guó)巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)科的發(fā)展。</p><p>　　2 中國(guó)作者發(fā)表巖石力學(xué)論文概況及研究現(xiàn)狀</p><p>　　2.1 國(guó)內(nèi)主要期刊發(fā)表的巖石力學(xué)與巖土工程論文情況</p><p>　　目前與巖石力學(xué)有關(guān)的全國(guó)性刊物主要有《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》、《巖土工程學(xué)報(bào)》、《巖土力學(xué)》、《煤炭學(xué)報(bào)》、《土木工程學(xué)報(bào)》、《水利學(xué)

7、報(bào)》、《中國(guó)公路學(xué)報(bào)》、《工程地質(zhì)學(xué)報(bào)》、《地下空間與工程學(xué)報(bào)》、《石油勘探與開(kāi)發(fā)》等。發(fā)表巖石力學(xué)與巖土工程類(lèi)論文較多的期刊主要集中在前 4 種。2012 年 12月 26 日清華大學(xué)發(fā)布了國(guó)際最具影響力學(xué)術(shù)期刊，其中《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》的他引影響因子和他引頻次分別為 0.268 和 1 289，《巖土力學(xué)》為 0.067和 506，《巖土工程學(xué)報(bào)》為 0.066 和 408。因此，為了清楚地了解我國(guó)學(xué)者發(fā)表的巖石力學(xué)類(lèi)文章，對(duì)上述

8、 4 種代表性期刊近 30 a(1982～2012 年)發(fā)表的論文分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分類(lèi)。由此可知，結(jié)合工程實(shí)踐，理論聯(lián)系實(shí)際、試驗(yàn)與測(cè)試、重大巖土工程關(guān)鍵技術(shù)與計(jì)算分析并重所占比例較高，是當(dāng)前的研究趨勢(shì)。</p><p>　　2.2 中國(guó)巖石力學(xué)理論研究</p><p>　　巖石強(qiáng)度理論或強(qiáng)度準(zhǔn)則是巖體工程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)安全性分析的基礎(chǔ)知識(shí)，一直是工程力學(xué)界的一個(gè)熱門(mén)課題。以最大剪應(yīng)力為基礎(chǔ)的

9、Mohr 強(qiáng)度理論沒(méi)有考慮中間主應(yīng)力對(duì)材料強(qiáng)度的影響，俞茂宏在 1961 年提出了雙剪概念，并在 1991 年發(fā)表統(tǒng)一強(qiáng)度理論公式，后又提出非線(xiàn)性統(tǒng)一強(qiáng)度理論，可以將經(jīng)典理論作為該理論的特例或線(xiàn)性逼近。經(jīng)過(guò)50 a 來(lái)的持續(xù)研究，該理論已經(jīng)形成眾多系列，融入塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)等學(xué)科，并廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件、混凝土構(gòu)件以及巖土工程的強(qiáng)度分析 [1] 。統(tǒng)一強(qiáng)度理論擴(kuò)展到三向拉伸區(qū)，更適用于巖土材料和巖土工程，也使統(tǒng)一強(qiáng)度理論在理論

10、上更趨完善，該成果于 2012 年獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。</p><p>　　鄭穎人和殷有泉等發(fā)展了巖土塑性力學(xué)及其本構(gòu)模型，并在應(yīng)變空間塑性理論、多重屈服面理論及建立廣義塑性力學(xué)理論方面取得了較大進(jìn)展，特別是鄭穎人與高 紅等 [2] 以考慮巖石內(nèi)摩擦特性的剪切應(yīng)變能達(dá)到某個(gè)極限屈服值為假設(shè)前提，從理論上建立了巖土材料的抗剪能量屈服準(zhǔn)則。殷有泉 [3] 對(duì)巖土在三維應(yīng)變空間屈服面問(wèn)題進(jìn)行研究，提出用應(yīng)變空間表達(dá)

11、巖土的本構(gòu)關(guān)系，使巖土的應(yīng)變軟化硬化問(wèn)題、彈塑性耦合問(wèn)題得到較好的解決。哈秋舲 [4] 提出卸載條件下的巖體本構(gòu)模型。李建林 [5] 進(jìn)一步研究了節(jié)理巖體卸載非線(xiàn)性力學(xué)特性，并應(yīng)用于實(shí)際工程。許東俊和耿乃光 [6] 以軟弱砂巖和致密堅(jiān)硬的花崗巖以及中硬大理巖為研究對(duì)象，進(jìn)一步研究了強(qiáng)度隨中間主應(yīng)力增加而變化的規(guī)律。曹文貴等 [7-8] 引進(jìn)基于Mohr-Coulomb以及Drucker-Prager巖石強(qiáng)度判據(jù)的巖石微元強(qiáng)度表示方法，從

12、巖石微元強(qiáng)度服從Weibull 隨機(jī)分布的角度出發(fā)，基于巖石三軸應(yīng)力–應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線(xiàn)建立了特定圍壓下反映巖石破裂全過(guò)程的損傷軟化統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型；并對(duì) Mohr-Coulomb和 Drucker-Prager 巖石強(qiáng)度判據(jù)進(jìn)行了修</p><p>　　2.3 巖石斷裂與損傷力學(xué)</p><p>　　巖石斷裂與損傷力學(xué)是巖石力學(xué)的一個(gè)重要分支。巖石和金屬斷裂與損傷力學(xué)的根本區(qū)別在于研究材料的特性

13、、斷裂機(jī)制及工作條件。于學(xué)馥 [12] 詳細(xì)論述了巖石力學(xué)與斷裂力學(xué)的關(guān)系。寇紹全 [13] 也談到了巖石斷裂力學(xué)的基本特征問(wèn)題。周維垣等 [14-15] 提出了一種描述巖石、混凝土類(lèi)材料斷裂損傷過(guò)程區(qū)的細(xì)觀力學(xué)模型，用于分析材料的非線(xiàn)性斷裂，模型考慮了巖石、混凝土材料內(nèi)部隨機(jī)分布的骨料、膠結(jié)質(zhì)、微裂隙和孔洞等不均質(zhì)因素。謝和平和高 峰 [16] 開(kāi)展了非線(xiàn)性有限元的節(jié)理巖體損傷模型的研究。開(kāi)展巖石斷裂與損傷力學(xué)的研究大多從試驗(yàn)開(kāi)始，如

14、徐衛(wèi)亞和韋立德 [17] 基于概率論和損傷力學(xué)對(duì)巖石在荷載作用下的破壞、損傷和彈塑性變形等特征進(jìn)行了探討，建立了彈塑性損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型。周家文等 [18] 結(jié)合向家壩砂巖單軸循環(huán)加卸載室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)脆性巖石單軸循環(huán)加卸載的應(yīng)力–應(yīng)變曲線(xiàn)特征、峰值強(qiáng)度及斷裂損傷力學(xué)特性等進(jìn)行研究，指出巖石宏觀力學(xué)特性取決于巖石內(nèi)部微裂紋的細(xì)觀力學(xué)響應(yīng)。楊更社等 [19] 采用試驗(yàn)研究了巖石單軸受力 CT 識(shí)別損傷本構(gòu)關(guān)系。朱珍德等 [20] 通過(guò)不同層次的

15、試驗(yàn)研究與理論分析，給出</p><p>　　2.4 巖石動(dòng)力響應(yīng)</p><p>　　巖石動(dòng)力特性的研究主要包括沖擊動(dòng)力學(xué)和爆炸動(dòng)力學(xué)兩大方面。沖擊動(dòng)力學(xué)必須考慮率效應(yīng)帶來(lái)的影響，針對(duì)不同加載率或應(yīng)變率段的動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，借助不同的加載試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。李海波等 [25-26] 利用動(dòng)載試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)研究了應(yīng)變率小于0.1/s時(shí)巖石的動(dòng)力學(xué)特性；針對(duì)應(yīng)變率為 0.1 ～0.001/s的巖石力學(xué)特性試驗(yàn)

16、研究，主要利用分離式霍普金森壓桿(SHPB)試驗(yàn)機(jī)及輕氣炮等進(jìn)行。在 SHPB 試驗(yàn)中，利用常規(guī)的矩形波加載會(huì)帶來(lái)很大的試驗(yàn)誤差。為此，李夕兵等 [27] 提出了獲得巖石動(dòng)態(tài)應(yīng)力–應(yīng)變?nèi)珗D測(cè)試合理加載波形的試驗(yàn)方法，在此基礎(chǔ)上，提出利用半正弦波加載是 SHPB 巖石沖擊試驗(yàn)的理想波形，目前該方法已經(jīng)被國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)動(dòng)力學(xué)委員會(huì)推薦為建議方法，并被應(yīng)用到深部巖石力學(xué)的研究熱點(diǎn)——巖石動(dòng)靜組合加載和誘導(dǎo)致裂試驗(yàn)研究中 [28-29] 。在

17、巖石爆炸動(dòng)力學(xué)特性研究中，研究應(yīng)力波在巖土介質(zhì)中傳播與衰減規(guī)律具有很重要的理論意義和工程實(shí)踐價(jià)值。在地下工程中，可以借助應(yīng)力波在巖石介質(zhì)中傳播與衰減的規(guī)律，達(dá)到減少爆炸波對(duì)地下工程及建筑物破壞效應(yīng)的目的；在礦山破巖等實(shí)際工程中，充分利用其爆炸能量以獲得最佳</p><p>　　錢(qián)七虎等 [32-33] 結(jié)合工程地質(zhì)特點(diǎn)，根據(jù)斷層與節(jié)理裂隙帶的幾何關(guān)系，研究爆炸應(yīng)力波通過(guò)節(jié)理裂隙帶的衰減規(guī)律。李夕兵等 [27] 研

18、究了應(yīng)力波與非固結(jié)或可滑移巖石結(jié)構(gòu)面的相互作用。鞠 楊等 [34]應(yīng)用 SHPB 試驗(yàn)和分形方法，研究節(jié)理巖石的應(yīng)力波動(dòng)與能量耗散關(guān)系，分析節(jié)理面不規(guī)則結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力波穿越節(jié)理時(shí)的波動(dòng)性質(zhì)、非彈性變形和能量耗散的影響。</p><p>　　席道瑛等 [35] 采用低頻共振(0.1～10.0 Hz)的方法，研究了飽和流體大理巖和砂巖的衰減與模量色散，發(fā)現(xiàn)不同的飽和流體和巖石，其衰減峰的位置及其寬度等均不相同。王占江等

19、[36] 總結(jié)分析了在花崗巖中進(jìn)行的系列化爆試驗(yàn)應(yīng)力波測(cè)試數(shù)據(jù)，按巖性區(qū)分，給出了自由場(chǎng)應(yīng)力波衰減規(guī)律。李歡秋等 [37] 對(duì)應(yīng)力波在有軟回填層的地下復(fù)合圓形結(jié)構(gòu)的介質(zhì)中傳播規(guī)律及與復(fù)合結(jié)構(gòu)體系的相互作用進(jìn)行了研究，給出了應(yīng)力波在有軟回填層的地下復(fù)合圓形結(jié)構(gòu)介質(zhì) 中 的 傳 播 規(guī) 律 。 盧 文 波和 W.Hustrulid [38] 基于柱面波理論、長(zhǎng)柱狀裝藥中的子波理論以及短柱狀藥包激發(fā)的應(yīng)力波場(chǎng) Heelan 解的分析，推導(dǎo)了巖

20、石爆破中質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度衰減公式，可反映諸如炸藥種類(lèi)和特性、鉆孔孔徑、裝藥結(jié)構(gòu)及巖性參數(shù)等因素對(duì)質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度的綜合影響。</p><p>　　2.5 巖石多場(chǎng)耦合模型與應(yīng)用</p><p>　　巖石介質(zhì)多場(chǎng)耦合主要研究在溫度場(chǎng)(T)、滲流場(chǎng)(H)、應(yīng)力場(chǎng)(M)和化學(xué)場(chǎng)(C)的耦合作用下(以下稱(chēng) THMC)，氣體、液體、氣液二相流體或化學(xué)流體在巖石的孔隙中傳輸，固體骨架和流體中的溫度分

21、布及其骨架變形與破壞規(guī)律。周創(chuàng)兵等 [39-40] 提出了水利水電工程滲流多層次控制理論，對(duì)巖石滲流–應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了較深入的研究，同時(shí)研究了廣義多場(chǎng)耦合概念，在 THMC 耦合系統(tǒng)中考慮了工程作用(E)，形成 THMC-E 廣義耦合系統(tǒng)。趙陽(yáng)升 [41] 對(duì)多孔介質(zhì)耦合作用進(jìn)行了系統(tǒng)研究，在理論方面做了許多有益的工作。王 媛等 [42-43] 研究了單裂隙面滲流與應(yīng)力的耦合特性、耦合機(jī)制與滲控關(guān)鍵技術(shù)。馮夏庭等 [44-45] 對(duì)巖石化學(xué)

22、–應(yīng)力–滲流耦合開(kāi)展了細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)，同時(shí)利用自開(kāi)發(fā)的 EPCA 程序進(jìn)行數(shù)值模擬研究，二者進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，并提出巖石工程設(shè)計(jì)新方法和巖爆演化機(jī)制。張玉軍等 [46-47] 利用自開(kāi)發(fā)的有限元程序?qū)紫定C裂隙介質(zhì)中熱–水–應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，同時(shí)考慮了核素遷移、應(yīng)力腐蝕和壓力溶解等效應(yīng)。唐春安等 [48] 對(duì)巖石破裂過(guò)程中的滲流–應(yīng)力–溫度耦合進(jìn)行了大量的數(shù)值模擬。劉</p><p>　　2.6 巖體非線(xiàn)性理論與

23、加固穩(wěn)定分析</p><p>　　巖石工程中應(yīng)用的非線(xiàn)性理論主要有耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論、分叉、分形、突變、渾沌、支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、隨機(jī)森林、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法等理論。以上非線(xiàn)性分析方法主要應(yīng)用于巖體分級(jí)、邊坡穩(wěn)定等級(jí)分類(lèi)、巖體參數(shù)確定、巖爆等級(jí)計(jì)算等領(lǐng)域，這些理論正成為解決非線(xiàn)性復(fù)雜大系統(tǒng)問(wèn)題的有力工具，也是研究巖石非線(xiàn)性系統(tǒng)理論的數(shù)理基礎(chǔ)。楊 強(qiáng)等依托三維彈塑性有限元分析的迭代算法研究了變形加固理論，建立

24、了基于最小塑性余能原理的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理論，并采用一些算例和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)對(duì)破壞結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。李新平等 [56] 將復(fù)合材料力學(xué)的研究方法和觀點(diǎn)引入到層狀巖體–錨桿支護(hù)系統(tǒng)，將其看成是一種由層狀巖體(基體材料)、錨桿(纖維材料)、砂漿(黏結(jié)材料)構(gòu)成的單向復(fù)合增強(qiáng)材料，通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬和對(duì)比模型試驗(yàn)，定量分析這種等效復(fù)合材料的力學(xué)性質(zhì)與各組分材料之間的關(guān)系。李紀(jì)三 [57 在調(diào)查分析和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究漿液、鋼筋、圍巖固結(jié)成整體的

25、三位一體聯(lián)合加固理論。鄭穎人等 [58-59] 的研究表明，各種力學(xué)參數(shù)的模糊性、隨機(jī)性對(duì)工程穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)有著至關(guān)重要的影響，并且受到越來(lái)越多的重視。并應(yīng)用有限元強(qiáng)度折減法豐富了</p><p>　　定性影響。朱大勇和錢(qián)七虎 [60] 推導(dǎo)出滿(mǎn)足所有 6 個(gè)平衡條件的三維邊坡嚴(yán)格極限平衡解答和滿(mǎn)足 5 個(gè)平衡條件的三維邊坡準(zhǔn)嚴(yán)格極限平衡解答。鄭 宏等 通過(guò)取整個(gè)滑體為受力體并基于滑面應(yīng)力修正，實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足所有 6 個(gè)

26、平衡條件的嚴(yán)格三維極限平衡法，該方法將安全系數(shù)的求解歸結(jié)為一個(gè)代數(shù)特征值問(wèn)題，從而解決了解的不收斂難題。房定旺等研究了層面和節(jié)理變化對(duì)安全系數(shù)的影響，說(shuō)明節(jié)理力學(xué)參數(shù)的不確定性對(duì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)有重大影響。盡管如此，關(guān)于節(jié)理巖體邊坡計(jì)算參數(shù)模糊不確定性對(duì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方面的影響研究還處于起步階段。周維垣等根據(jù)節(jié)理巖體的力學(xué)特征提出了適用于節(jié)理巖體的彈塑性斷裂模型，該模型可以反映斷續(xù)節(jié)理在荷載作用下的斷裂擴(kuò)展、貫通以及屈服破壞過(guò)程，既考慮了

27、三維非正交節(jié)理的作用，也考慮了節(jié)理面粗糙對(duì)節(jié)理強(qiáng)度和變形的影響。據(jù)此編制了三維有限元程序，并應(yīng)用于一實(shí)際工程的拱壩壩肩巖體穩(wěn)定性分析。</p><p>　　3 巖石力學(xué)研究面臨的難題</p><p>　　3.1 巖石力學(xué)中滲流、力學(xué)、熱力學(xué)與化學(xué)損傷力學(xué)的耦合分析</p><p>　　巖石同賦存環(huán)境營(yíng)力相互作用，不可避免地使其變形和破裂、破壞機(jī)制更為復(fù)雜，破壞過(guò)程體

28、現(xiàn)了強(qiáng)非線(xiàn)性特征。巖石中流體不僅影響到有效應(yīng)力，而且可造成巖石部分物質(zhì)軟化或溶解，改變應(yīng)力、應(yīng)變的條件，同時(shí)又會(huì)改變滲流場(chǎng)特征。巖石熱力學(xué)效應(yīng)、滲流熱力學(xué)效應(yīng)及化學(xué)損傷效應(yīng)互相有著密切的聯(lián)系。對(duì)于水庫(kù)、堤壩、隧道建設(shè)、水下采礦，應(yīng)重點(diǎn)研究場(chǎng)區(qū)地下水滲流場(chǎng)分布情況，加強(qiáng)研究大范圍高精度探水的裝備及技術(shù)意義重大。開(kāi)展這些方面的研究有益于探索巖石力學(xué)的協(xié)同統(tǒng)一模型，發(fā)展多場(chǎng)、多過(guò)程和多尺度的耦合分析方法。</p><p&g

29、t;　　3.2 巖石初始應(yīng)力場(chǎng)和工程擾動(dòng)效應(yīng)統(tǒng)一分析</p><p>　　巖石應(yīng)力、應(yīng)力釋放及地應(yīng)力場(chǎng)演化是巖石力學(xué)過(guò)程中的內(nèi)在力源，理應(yīng)受到高度的重視。但是關(guān)于巖石的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)及可能的釋放條件同巖石的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能尚研究得不夠深入。巖石初始應(yīng)力是由自重應(yīng)力、現(xiàn)今活動(dòng)構(gòu)造應(yīng)力、殘余構(gòu)造應(yīng)力和成巖結(jié)晶和膠結(jié)應(yīng)力等構(gòu)成。它們對(duì)巖石變形和破壞的作用不同，在巖石強(qiáng)度和工程擾動(dòng)效應(yīng)的研究中，需要進(jìn)一步研究與分析非協(xié)調(diào)變形

30、產(chǎn)生的自平衡封閉應(yīng)力，以及多年凍土和可燃冰工程熱擾動(dòng)問(wèn)題。而在深部及破碎巖體中準(zhǔn)確測(cè)定原巖應(yīng)力的方向、大小，也是巖石工程中的難點(diǎn)問(wèn)題。</p><p>　　3.3 巖體中非協(xié)調(diào)變形和破壞研究</p><p>　　巖體一般都具有初始的微觀和細(xì)觀裂紋，這些初始微、細(xì)裂紋對(duì)巖體的連續(xù)性和變形協(xié)調(diào)性的影響是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。地下工程(含巷道、隧道和洞室)開(kāi)挖卸荷將會(huì)造成圍巖中產(chǎn)生更多的次生微、

31、細(xì)和宏觀裂紋，從而使得裂紋的密度和尺寸發(fā)生變化，相應(yīng)地也會(huì)對(duì)巖體變形非協(xié)調(diào)性產(chǎn)生新的重要影響，這也許是產(chǎn)生深部圍巖分區(qū)破裂化、圍巖深部巖體破裂和巖爆的力學(xué)本質(zhì)，因此值得下大功夫?qū)ι畈繋r石力學(xué)中非連續(xù)性、非協(xié)調(diào)變形和破壞進(jìn)行深入研究。</p><p>　　3.4 巖石多時(shí)間尺度的時(shí)效變形研究</p><p>　　巖石的時(shí)效變形中流變特性的研究已經(jīng)取得了較豐碩的成果，而在不同加載路徑及應(yīng)力變

32、化條件下的巖石時(shí)效變形試驗(yàn)和分析研究尚待深入。飽和巖石的蠕變特性已有所研究，而在滲流條件下，滲透壓和滲透梯度的影響、滲流流體對(duì)巖石化學(xué)蝕變影響、溫度及熱力效應(yīng)以及巖石破裂過(guò)程的時(shí)效性等有待進(jìn)一步研究，以期探索協(xié)同時(shí)效變形理論和試驗(yàn)研究方法，發(fā)展多過(guò)程和多尺度耦合流變本構(gòu)模型。而對(duì)各向異性巖石及損傷斷裂巖石的非線(xiàn)性流變本構(gòu)模型也有待進(jìn)一步完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b>

33、</p><p>　　[1] YU Maohong ， LIU Jiming ， ODA Yoshiya， et al. On basic characteristics and innovation of yield criteria for geomaterials[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26(9)：1 745–1

34、 758.</p><p>　　[2] GAO Hong，ZHENG Yingren，F(xiàn)ENG Xiating. Deduction of failure criterion for geomaterials based on maximum principal shear strain[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26(3

35、)：518–524.</p><p>　　[3] YIN Youquan. Stability of rock mechanics and rock engineering[M].Beijing：Beijing University Press，2011.</p><p>　　[4] HA Qiuling. Study on the anisotropic unloading rock

36、 mass mechanics for the steep-high rock slope of the Three Gorges progect permantent shiplock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2001，20(5)：603–618.</p><p>　　[5] LI Jianlin. Unloading roc

37、k mass mechanics[M]. Beijing：China Water Power Press，2003.</p><p>　　[6] XU Dongjun，GENG Naiguang. The variation law of rock strength with increase of intermediate principal stress[J]. Acta Mechanica Solida

38、Sinica，1985，(1)：72–80.</p><p>　　[7] CAO Wengui ， ZHAO Minghua. Study of rectified method of Mohr-Coulomb strength criterion for rock based on statistical damage theory[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics

39、and Engineering，2005，24(14)：2 043–2 049.</p><p>　　[8] CAO Wengui，ZHAO Minghua，LIU Chengxue. Modified Drucker-Prager strength criterion based on statistical damage theory for rock[J].</p><p>　　[9

40、] ZHOU Hui，ZHANG Kai，F(xiàn)ENG Xiating，et al. Elastoplastic coupling mechanical model for brittle marble[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，29(12)：2 398–2 409.</p><p>　　[10] ZHANG Kai，ZHOU

41、 Hui，F(xiàn)eng Xiating，et al. Experimental research on elastoplastic coupling character of marble[J]. Rock and Soil Mechanics，2010，31(8)：2 425–2 434.</p><p>　　[11] BAI Bing，LI Xiaochun，SHI Lu，et al. A plastic har

42、dening mode based on virtual strength parameters[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2012，29(8)：24–28.</p><p>　　[12] YU Xuefu. Discussion on rock mechanics and reply to the paper“some

43、comments on rock mechanics and fracture mechanics”[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，1997，16(5)：498–510.</p><p>　　[13] KOU Shaoquan. Rock fracture mechanics[J]. Mechanics in Engineering，19

44、89，11(6)：1–4.</p><p>　　[14] ZHOU Weiyuan，YAN Gongrui. Micro-mechanical research on fracture process zone in rock-concrete materials[J]. Design of</p><p>　　Hydroelectric Power Station，1997，13(1)：

45、1–9.</p><p>　　[15] LIU Yuangao，ZHOU Weiyuan，ZHAO Jidong，et al. Discontinuous bifurcation model of damage localization for jointed rocks and its application[J]. Acta Mechanica Sinica，2003，35(4)：411–418.</p

46、><p>　　[16] XIE Heping，GAO Feng. The fractal features of the damage evolution of rock materials[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，1991，10(1)：74–82.</p><p>　　[17] XU Weiya，WEI Li

47、de. Study of statistical damage constitutive model of rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2002，21(6)：787–791.</p><p>　　[18] ZHOU Jiawen，YANG Xingguo，F(xiàn)U Wenxi，et al. Experimental test a

48、nd fracture damage mechanical characteristics of brittle rock under uniaxial cyclic loading and unloading conditions[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，29(6)：1 172–1 183.</p><p>　　[19

49、] YANG Gengshe，XIE Dingyi，ZHANG Changqing，et al. The discussion about damage constitutive relation of rock under uniaxial stress identified by CT[J]. Rock and Soil Mechanics，1997，18(2)：29–34.</p><p>　　[20] Z

50、HU Zhende，XU Weiya，ZHANG Aijun. Mechanism analysis and testing study of damage and fracture of brittle rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22(9)：1 411–1 416.</p><p>　　[21] WANG Qi

51、zhi，JIA Xueming. Determination of elastic modulus，tensile strength and fracture toughness of brittle rocks by using flattened Brazilian disk specimen—part 1：analytical and numerical results[J].Chinese Journal of Rock Mec

52、hanics and Engineering，2002，21(9)：1 285–1 289.</p><p>　　[22] ZHANG Sheng，WANG Qizhi，LIANG Yalei. Research on influence of crack length on test values of rock dynamic fracture toughness[J].Chinese Journal of

53、Rock Mechanics and Engineering，2009，28(8)：1 691–1 696.</p><p>　　[23] ZHU Nailong，RAO Yungang. Study of constitutive model for quasi-rock materials based on statistical fracture theory[J]. Chinese Journal of

54、Rock Mechanics and Engineering，2006，25(Supp.2)：3 939–3 944.</p><p>　　[24] QIN Yueping，SUN Wenbiao，WANG Lei. Analysis of damage mechanics model of rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，20

55、03，22(5)：702–705.</p><p>　　[25] LI H B，ZHAO J，LI T J. Triaxial compression tests of a granite at different strain rates and confining pressures[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences

56、，1999，36(8)：1 057–1 063.</p><p>　　[26] ZHAO J，LI H B，WU M B，et al. Dynamic uniaxial compression tests on granite[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，1999，36(2)：273–277.</p>

57、<p>　　[27] LI Xibing，GU Desheng，LAI Haihui. On the reasonable loading stress waveforms determined by dynamic stress-strain curves of rocks by SHPB[J]. Explosion and Shock Waves，1993，13(2)：125–130.</p><p&

58、gt;　　[28] GU Desheng，LI Xibing. Modern mining techniques for metallic ore deposits[M]. Beijing：Metallurgical Industry Press，2006.</p><p>　　[30] XIA Xiang，LI Junru，LI Haibo，et al. Study of damage characterist

59、ics? 462 ? 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào) 2013年of rock mass under blasting load in Ling′ao nuclear power station，Guangdong Province[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26(12)：2 510–2 516.</p><p>　　[31] WAN

60、G Hui. Study of mechanism of rock damage and crack by explosion loading[M. S. Thesis][D]. Xi′an：Xi′an University of Science and Technology，2003.</p><p>　　[32] QIAN Qihu，CHEN Shihai. Blasting vibration effect

61、[J]. Blasting，2004，21(2)：1–5.</p><p>　　[33] WANG Mingyang，QIAN Qihu. Attenuation law of explosive wave propagation in cracks[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，1995，17(2)：42–46.</p><p

62、>　　[34] JU Yang，LI Yexue，XIE Heping，et al. Stress wave propagation and energy dissipation in jointed rocks[J]. Chinese Journal of Rock</p><p>　　Mechanics and Engineering，2006，25(12)：2 426–2 434.</p>

63、<p>　　[35] XI Daoying，LIU Wei，YI Liangkun，et al. Attenuation of stress wave in different fluid-saturated marble and sandstone[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，1996，15(Supp.1)：456–459.</p>

64、;<p>　　[36] WANG Zhanjiang，LI Xiaolan，GE Kai，et al. Free-field stress wave propagation induced by underground chemical explosion in granite[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22(11)：1 827–1

65、831.</p><p>　　[37] LI Huanqiu，LU Fangyun，WU Xiangyun，et al. Study of regulation of stress wave propagation in rock mass with compound structures[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22(1

66、1)：1 832–1 836.</p><p>　　[38] LU Wenbo，HUSTRULID W. An improvement to the equation for the attenuation of the peak particle velocity[J]. Engineering Blasting，2002，8(3)：1–4.</p><p>　　[39] ZHOU Ch

67、uangbing，CHEN Yifeng，JIANG Qinghui，et al. Introduction to generalized multi-field coupling analysis for complex rock masses[M].Beijing：China Water Power Press，2008.</p><p>　　[40] ZHOU Chuangbing，CHEN Yifeng，

68、Jiang Qinghui，et al. On generalized multi-field coupling for fractured rock masses and its applications to rock engineering[J]. Chinese Journal of Rock</p><p>　　Mechanics and Engineering，2008，27(7)：1 329–1 3

69、40.</p><p>　　[41] ZHAO Yangsheng. Multi-field coupling in porous media and its engineering response[M]. Beijing：Science Press，2010.</p><p>　　[42] WANG Yuan，XU Zhiying，SU Baoyu. Complete coupled

70、analysis of fluid flow and elastoplastic stress in complicated fractured rock masses[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2000，19(2)：177–181.</p><p>　　[43] SU Baoyu，ZHAN Meili，WANG Yuan. Exp

71、erimental study of seepage and stress coupling characteristics of fracture[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，1997，19(4)：73–77.</p><p>　　[44] FENG X T，CHEN S L，ZHOU H. Real-time computerized tom

72、ography(CT) experiments on sandstone damage evolution during triaxial compression with chemical corrosion[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2004，41(2)：181–192.</p><p>　　[45] FEN

73、G Xiating，HUDSON J A. Rock engineering design[M]. London：Taylor and Francis，2011.</p><p>　　[46] ZHANG Yujun，ZHANG Weiqing. 3D thermo-hydro-mechanical-migratory coupling model and FEM analyses for dual-porosi

74、ty medium[J]. Scientia Sinica Techologica，2010，40(12)：1 426–1 436.</p><p>　　[47] ZHANG Yujun. Coupled thermo-hydro-mechanical model and finite element analyses of dual-porosity fractured medium for ubiquitou

75、s-joint rock mass[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28(5)：947–955.</p><p>　　[48] TANG Chun′an，MA Tianhui，LI Lianchong，et al. Rock failure issues in geological disposal of high-level

76、radioactive wastes under multi-field coupling function[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26(Supp.2)：3 932–3 938.</p><p>　　[49] LIU Quansheng，XU Xichang，YAMAGUCHI T，et al. Testing stu

77、dy of mechanical properties of the three gorges granite concerning temperature and time[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2001，20(5)：715–719.</p><p>　　[50] CHEN Weizhong，TAN Xianjun，WU Gu

78、ojun，et al. Study of thermo-hydro-mechanical coupling model for unsaturated rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26(12)：2 395–2 403.</p><p>　　[51 ZHOU Hui，ZHANG Kai，F(xiàn)ENG Xiating，et

79、al. Elasto-plastic coupling mechanical model for brittle marble[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，29(12)：2 398–2 409.</p><p>　　[52] HU Dawei，ZHOU Hui，PAN Pengzhi，et al. Study of perm

80、eability of sandstone in triaxial cyclic stress tests[J]. Rock and Soil Mechanics，2010，31(9)：2 749–2 754.</p><p>　　[53] CHEN Yifeng，ZHOU Chuangbing，TONG Fuguo，et al. A mathematical model for fully coupled TH

81、M processes with multiphase flow and code validation[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28(4)：649–665.</p><p>　　[54] LIU Jianjun，LIU Xiangui，HU Yareng，et al. Study of fluid-solid coup

82、ling flow in low permeable oil reservoir[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2002，21(1)：88–92.</p><p>　　[55] ZHOU Jian，CHEN Mian，JIN Yan，et al. Experimental study of propagation mechanism o

83、f hydraulic fracture in naturally fractured reservoir[J]. Acta Petrolei Sinica，2007，28(5)：109–113.</p><p>　　[56] LI Xinping，WANG Tao，SONG Guihong，et al. Study of composite anchoring theory and numerical simu

84、lation test on layered rocks[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，25(Supp.2)：3 654–3 661.</p><p>　　[57] LI Jisan. Preliminary study of the theory of combined trinity-reinforcement and it

85、s application[J]. Rock and Soil Mechanics，1989，10(1)：43–53.</p><p>　　[58] ZHENG Yingren，YANG Mingcheng. Classification unification of calculation formulation for safety factor of slope stability[J]. Chinese

86、Journal of Rock Mechanics and Engineering，2004，23(16)：2 836–2 841.</p><p>　　[59] JIANG Zhongming，ZHANG Xinmin，XU Weiya. Study of fuzzy finite element method of rock and soil slope analysis[J]. Chinese Journa

87、l of Geotechnical Engineering，2005，27(8)：922–927.</p><p>　　[60] ZHU Dayong ， QIAN Qihu. Rigorous and quasi-rigorous limit equilibrium solutions of 3D slope stability and application to engineering[J]. Chines