水力耦合作用下岩石流变力学特性与渗透性试验研究

岩体渗流和流变是水利水电岩石工程中经常遇到的两大问题，与工程的安全和长期稳定性紧密相关。本项目以高坝坝基和地下洞室在长期渗流作用下的稳定性问题为工程背景，开展针对坝基或洞室岩体在水-力耦合作用下流变力学特性的试验研究。通过一系列不同应力水平（包括围压、偏压和渗透压等）和不同应力路径下的室内常规和流变试验以及渗透性试验，研究岩石的应力-渗流-流变的耦合作用机理和渗透性的变化规律，建立应力、应变和渗透系数之间的内在联系，并进一步借助微观试验方法探讨岩石在渗流作用下流变破坏的力学机理。在室内试验成果的基础上，运用孔隙介质力学和损伤力学理论，初步建立考虑流变损伤和渗透性演化的岩石水-力耦合流变模型。本项目的研究成果可进一步深化岩石水-力耦合和流变力学的试验和理论研究，为大型岩石工程复杂条件下的长期稳定性分析和评价提供理论基础。

本项目以高坝坝基和地下洞室在长期渗流作用下的稳定性问题为工程背景，开展针对坝基或洞室岩体在水-力耦合作用下流变力学特性的试验研究。经过本项目3年持续不断的深入研究，取得了如下成果：.（1）研制和改造了考虑渗流应力耦合条件下的岩石三轴渗流流变力学实验系统，完成了砂岩、花岗岩等脆性岩石水力耦合条件下的常规三轴试验和三轴流变力学试验，研究了渗透压力对岩石应力应变关系及流变变形的影响规律，对岩石在应力应变过程中的及流变变形过程中的渗透性演化规律进行了探讨，并通过电镜扫描试验和其他物理实验分析了岩石流变变形破坏的微观机理。.（2）基于唯象的损伤力学和孔隙介质力学理论，发展了可模拟岩石三阶段流变特征的流变损伤模型，并考虑孔隙水压力的作用；提出了基于热力学框架下的离散粘弹塑性模型和基于细观力学的岩石损伤流变模型对砂岩的时效变形进行了较好的模拟，模型可进一步推广到考虑孔隙水压力的作用。.（3）在国内外学术交流方面：在基金的资助下去法国里尔科技大学里尔力学国家实验室、美国普渡大学进行了交流访问，在访问期间，与法国里尔科技大学邵建富教授、里尔中央理工大学Skoczylas教授分别就岩石时效力学的宏细观力学模型以及岩石渗透性测试方法方面进行了合作研究和讨论；参加了国内外本领域重要学术会议7次，如12次全国岩石力学与工程学术大会，基金委主办的岩土力学与岩土工程国际研究热点前沿青年科学家论坛，第四届岩土工程安全与风险国际研讨会等，并协办和参加了两次本专业领域的小型国际研讨会，如岩土材料时效力学特性研究国际研讨会和第一届岩土力学与地下工程国际研讨会，在这些会议上都作了关于本课题研究成果和进展的学术报告。.（4）本课题共发表见刊或录用的论文共计20篇，其中SCI论文8篇，EI源刊论文6篇，ISTP论文1篇，其他论文5篇；负责人为第一作者发表的论文11篇，其中SCI论文4篇，EI论文5篇。已培养毕业硕士研究生4名，协助培养博士生2名；授权发明专利2项，申请发明专利3项。并获得江苏省科学技术二等奖1项，排名第4，水力发电科学技术奖一等奖1项，排名第6。.综上，本课题在青年科学基金项目的资助下，圆满完成了各项工作任务，取得了高质量的研究成果，达到了预期研究目标，完成的工作任务指标在各方面均超过了预期。