Page 9 - 岩石力学与岩石工程学科发展研究报告

岩石强度和强度准则：在岩石工程中，岩体强度是工程设计的重要参数，它关系到工程的经济

性和安全性，故岩体强度的研究一直是岩石力学界的关注点。
传统的 Hoek-Brown 强度准则（简称为 H-B 准则）有很多优点，但也存在一些不足，如：不能
考虑中间主应力的影响、难以准确确定准则中的参数、对各向异性明显的节理岩石适用性差等。为

解决这些问题，近年来朱合华等基于 H-B 准则和 Mogi 强度准则，提出了非线性三维 H-B 强度准则
（简称为 GZZ 准则），并引用 5 种岩石的真三轴试验数据进行了验证。GZZ 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，在三轴压缩和三轴拉伸的条件下，可简化为二维
初始的广义 H-B 准则，可直接使用试验和工程经验积累的 H-B 准则相同的参数，是真正意义上的广

义三维 H-B 岩体强度准则。GZZ 准则和 S. D. Priest 提出的准则，成为国际岩石力学学会（ISRM）
建议方法之一。在此基础上，考虑到不同围压条件下的岩石材料塑性形变发展特征，又提出了基于
分段隐式修正塑性势的塑性流动法则，解决了其它基于广义 H-B 准则所建立的本构模型中塑性流动

方向不连续及需额外引入参数等问题，并采用基于误差控制的改进欧拉中点积分算法，对该本构模
型进行了数值实现并给出了单积分点层次的结果验证。另外，左建平等从理论上导出了与 H-B 准则
完全一致的强度公式，并且清晰地给出了在微观尺度下岩石由脆性向延性转化的理论，推导出脆延
转换点与围压之间的定量关系，且与试验结果一致。张琦对广义三维 H-B 岩体强度准则进行修正，

并基于颗粒流模型的岩石和岩体细观数值建模方法、宏/细观尺度下修正广义三维 Hoek-Brown 强度
准则参数的多尺度联系等进行了较为系统和深入地研究。
岩石的变形与流变性状：岩石变形是构造地质学研究的重要内容，对岩石变形的研究经历了定

性研究向半定量、定量研究发展，即从最初的地质构造几何要素的描述发展到地质构造的运动学及
动力学特征的定量分析研究。近几年这方面的进展主要包括以下几个方面：
（1）地应力的测量修正方面。近几年开展的大量现场量测和室内试验都表明，对于软弱岩石以
及含有泥质充填物和夹层破碎带的岩体，其流变属性都是非常显著的。如秦向辉基于某相同深度原

岩应力测试单轴及不同围压下的三轴岩石力学试验的基础上，结合统计的钻孔岩体结构参数，分析
了原岩应力测量段深度处修正前、后的岩石弹性模量，进而探讨了地应力与岩石弹性模量间关系。
（2）岩石蠕变破坏理论研究方面。目前在岩石的流变模型方面，引入损伤因子建立非线性蠕变

损伤模型是近年来一个很明显的研究趋势。如杨振伟等基于岩石蠕变与弹模的时间效应关系研究，
给出了长期弹模与损伤变量之间的函数表达式；王其虎建立了具有初始损伤的岩石损伤变量演化方
程，通过构建模拟岩石加速蠕变的蠕变损伤体元件，将裂隙岩石塑性变形体和蠕变损伤体与描述瞬
时弹性变形和黏弹性变形的广义开尔文模型进行串联组合，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；蒲成志将损伤因子引入弹性元件及黏
性元件中，给出了弹性损伤元件及黏性损伤元件的蠕变特征方程，以描述持荷过程中由于损伤累积
而呈现出蠕变与时间相关的非线性变形特征；王贵君等对一维流变-损伤模型进行三维扩展，采用对

时间的差分计算流变变形与损伤变量及变形，获得了过渡蠕变、稳态流变和加速流变各阶段的盐岩
变形与损伤发展规律。
（3）流变损伤模型方面。赵衡等建立了新型的岩石损伤模型，可反映岩石变形过程中体积或空

隙变化特性，进而提出反映岩石体积变化特征的统计损伤本构模型，并提出了其参数确定方法；张
年学等在纯张破坏时的泊松比与内摩擦角关系式基础上，推导出纯剪破坏时的泊松比与内摩擦角关
系式，定义了由泊松比与内摩擦角确定的剪破坏、脆性剪破坏、塑性剪破坏与张破坏及流动变形破

坏分布区域。

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