Page 4 - 岩石力学与岩石工程学科发展研究报告

和预警等方面取得了大量创新性成果。

1、岩石力学理论与数值分析
（1）岩石强度和强度准则：针对传统的 Hoek-Brown 强度准则（简称为 H-B 准则）中存在的不
足，结合工程实际，进行了具有针对性的完善，并提出了相应的修正准则。其中，非线性三维 H-B

强度准则（简称为 GZZ 准则）已成为国际岩石力学学会（ISRM）建议方法之一，该准则既考虑了
中间主应力对强度的影响，又完全继承了 H-B 准则的优点，可直接使用试验和工程经验积累的 H-B
准则相同的参数。
（2）岩石的变形与流变性状：以非线性蠕变损伤模型为研究重点，相关学者分别提出了长期弹

模与损伤变量之间的函数表达式；建立了具有初始损伤的岩石损伤变量演化方程，形成了能够反映
具有初始损伤的岩石瞬时弹-塑性变形、稳定蠕变和加速蠕变的蠕变全过程本构模型；给出了弹性损
伤元件及黏性损伤元件的蠕变特征方程；建立了反映岩石体积变化特征的统计损伤本构模型；推导

了纯剪破坏时的泊松比与内摩擦角关系式。
（3）岩石断裂与损伤力学：揭示了岩石断裂、损伤裂纹的萌生、扩展、和贯通机制，并将岩石
裂纹扩展机理的研究从二维扩展到三维，注重从岩石力学试验结果分析裂纹真实的扩展状态。
（4）岩石动力响应：采用改进的霍普金森压杆（SHPB）试验装备，对不同加载率或应变率、

动静组合加载、不同轴向静载、冲击速度和波形以及不同裂隙倾角等条件下的岩石动力学特性进行
了系统的试验研究；针对岩石爆炸动力学特性，建立了基于 CT 扫描及 X 射线技术的三维数值模型、
爆破波对含节理隧道的损伤数值模型；发展了单次波加载技术，波形整形技术和激光位移测量等动

力学实验新技术，提出并发展了三套动态断裂实验方法，提出了位移与力非连续模型 DSDM。
（5）岩石多场耦合模型及应用：在理论研究方面，相关学者研究建立了基于等效渗流阻的渗流
-应力耦合模型、压剪作用下考虑裂隙剪胀特性的渗流应力耦合模型、应力作用下岩石的溶解动力学
模型、岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型、考虑渗流-应力耦合作用的层状盐岩截面裂缝扩展模型

和泥岩渗透性演化数学模型以及低温冻融条件下岩体 THMD 耦合模型。在试验方面，研制了岩石应
力-渗流耦合真三轴试验系统，多场多相耦合下多孔介质压裂-渗流试验系统、多场耦合煤矿动力灾害

大型模拟试验系统。
（6）深部岩体分区破裂化：建立了静水压力条件下动态开挖卸荷对深埋圆形洞室各向同性围岩
分区破裂化影响的力学模型，确定了卸荷速率和岩体动态力学参数对深埋洞室各向同性围岩分区破
裂化现象的影响；建立了非静水压力条件下深部圆形洞室围岩分区破裂化的非欧几何模型，获得了

圆形洞室围岩应力场、破裂区和非破裂区的数量。
（7）岩体数值方法：在岩石多尺度本构模型、蠕变本构模型等研究基础上，发展了以连续方法
（有限元、边界元、FLAC、刚体界面元）和非连续方法（DEM、DDA、NMM、Key block）为代表
的岩体数值模拟方法。其中，对于非连续方法的研究，相关学者重点解决了以拟变分不等式描述接

触条件，以及多种分析方法相结合求解大规模或复杂岩石工程问题。在连续方法研究方面，基于模
拟岩石渐进破坏过程的统计细观损伤力学分析 RFPA 模拟软件，结合 DDA 方法，形成了岩石细观损
伤到宏观开裂、块体运动全过程的 DDD（Discontinuous deformation and displacement）多尺度模拟方

法，发展了大型方程组求解和高效数据处理的并行算法；同时，广义粒子动力学（General Particle
Dynamics）算法的提出，成功实现了裂隙的扩展和连接的数值模拟。
2、岩石工程勘测、试验与设计
（1）岩石工程地质勘测：基于全站仪、GPS 技术以及三维激光扫描技术等的广泛应用，提出了

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