【正文】 而對各向異性巖石及損傷斷裂巖石的非線性流變本構(gòu)模型也有待進(jìn)一步完善。 巖石多時間尺度的時效變形研究 巖石的時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)力變化條件下的巖石時效變 形試驗(yàn)和分析研究尚待深入。 巖體中非協(xié)調(diào)變形和破壞研究 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)裂紋對巖體的連續(xù)性和變形協(xié)調(diào)性的影響是一個值得研究的問題。它們對巖石變形和破壞的作用不同，在巖石強(qiáng)度和工程擾動效應(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問題。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。開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、多過程和多尺度的耦合分析方法 。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。 3 巖石力學(xué)研究面臨的難題 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 巖石同賦存環(huán)境營力相互作用，不可避免地使其變形和破裂、破壞機(jī)制更為復(fù) 雜，破壞過程體現(xiàn)了強(qiáng)非線性特征。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程，既考慮了三維非正交節(jié)理的作用，也考慮了節(jié)理面粗糙對節(jié)理強(qiáng)度和變形的影響。房定旺等研究了層面和節(jié)理變化對安全系數(shù)的影響，說明節(jié)理力學(xué)參數(shù)的不確定性對邊坡穩(wěn)定性評價有重大影響。朱大勇和錢七虎 [60] 推導(dǎo)出滿足所有 6 個平衡條件的三維邊坡嚴(yán)格極限平衡解答和滿足 5 個平衡條件的三維邊坡準(zhǔn)嚴(yán)格極限平衡解答。汪小剛 對節(jié)理巖體傾覆型滑坡破壞進(jìn)行穩(wěn)定性分析。葛修潤等 提出了邊坡穩(wěn)定性分析矢量和法，并采用該方法計(jì)算地震荷載下邊坡的穩(wěn)定性。鄭穎人等 [5859] 的研究表明，各種力學(xué)參數(shù)的模糊性、隨機(jī)性對工程穩(wěn)定性的評價有著至關(guān)重要的影響，并且受到越來越多的重視。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，通過理論分析、數(shù)值模擬和對比模型試驗(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。以上非線性分析方法主要應(yīng)用于巖體分級、邊坡穩(wěn)定等級分類、巖體參數(shù)確定、巖 爆等級計(jì)算等領(lǐng)域，這些理論正成為解決非線性復(fù)雜大系統(tǒng)問題的有力工具，也是研究巖石非線性系統(tǒng)理論 的數(shù)理基礎(chǔ)。這些成果對我國水利水電、采礦、油氣開發(fā)、核廢料處置、 CO 2 儲存以及地下洞室的工程設(shè)計(jì)與施工具有重要的指導(dǎo)意義 [5455] 。周 輝等 [5152] 分析了巖石材料變形破壞過程中的有效應(yīng)力系數(shù)和滲透性演化規(guī)律，研究了高滲透壓、非 Darcy 流條件下的理論模型。劉泉聲等 [49 開展了三峽花崗巖溫度與時間相關(guān)的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，并對巖石時溫等效效應(yīng)與煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定控制進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。張玉軍等 [4647] 利用自開發(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，同時考慮了核素遷移、應(yīng)力腐蝕和壓力溶解等效應(yīng)。王 媛等 [4243] 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)。周創(chuàng)兵等 [3940] 提出了水利水電工程滲流多層次控制理論，對巖石滲流 – 應(yīng)力場進(jìn)行了較深入的研究，同時研究了廣義多場耦合概念，在 THMC 耦合系統(tǒng)中考慮了工程作用 (E)，形成 THMCE 廣義耦合系統(tǒng)。 盧 文 波和 [38] 基于柱面波理論、長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 Heelan 解的分析，推導(dǎo)了巖石爆破中質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度衰減公式，可反映諸如炸藥種類和特性、鉆孔孔徑、裝藥結(jié)構(gòu)及巖性參數(shù) 等因素對質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度的綜合影響。王占江等 [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)力波測試數(shù)據(jù)，按巖性區(qū)分，給出了自由場應(yīng)力波衰減規(guī)律。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)力波動與能量耗散關(guān)系，分析節(jié)理面不規(guī)則結(jié)構(gòu)對應(yīng)力波穿越節(jié)理時的波動性質(zhì)、非彈性變形和能量耗散的影響。 錢七虎等 [3233] 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)力波通過節(jié)理裂隙帶的衰減規(guī)律。為此，夏 祥等 [30] 對廣東嶺澳核電站爆破開挖巖體的損傷特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在巖石爆炸動力學(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)踐價值。在 SHPB 試驗(yàn)中，利用常規(guī)的矩形波加載會帶來很大的試驗(yàn)誤差。沖擊動力學(xué)必須考慮率效應(yīng)帶來的影響，針對不同加載率或應(yīng)變率段的動力學(xué)試驗(yàn)，借助不同的加載試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。秦躍平等 [24] 分析了巖石全應(yīng)力 – 應(yīng)變曲線的峰值點(diǎn) 參數(shù)，用數(shù)學(xué)方法證明了損傷變量定義的隨意性和不同損傷變量的等效性，說明了同一數(shù)學(xué)模型可用不同的方式表示；給出了損傷變化速率曲線，分析了其變化特點(diǎn)及其與全應(yīng)力– 應(yīng)變曲線的關(guān)系，解釋了巖石試驗(yàn)中聲發(fā)射規(guī)律。王啟智和賈學(xué)明 [21] ，張 盛等 [22]開展了巖石破壞的尺度律及其巖石力學(xué)試驗(yàn)研究。楊更社等 [19] 采用試驗(yàn)研究了巖石單軸受力 CT 識別損傷本構(gòu)關(guān)系。開展巖石斷裂與損傷力學(xué)的研究大多從試驗(yàn)開始，如徐衛(wèi)亞和韋立德 [17] 基于概率論和損傷力學(xué)對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。 周維垣等 [1415] 提出了一種描述巖石、混凝土類材料斷裂損傷過程區(qū)的細(xì)觀力學(xué)模型，用于分析材料的非線性斷裂，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。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。 巖石斷裂與損傷力學(xué) 巖石斷裂與損傷力學(xué)是巖石力學(xué)的一個重要分支。周輝等 [910] 通過試驗(yàn)研究了硬巖強(qiáng)度的演化規(guī)律，提出了高應(yīng)力條件下硬脆性巖石的彈塑性耦合力學(xué)模型。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。哈秋舲 [4] 提出卸載條件下的巖體本構(gòu)模型。 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。經(jīng)過 50 a 來的持續(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] 。 中國巖石力學(xué)理論研究 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，一直是工程力學(xué)界的一個熱門課題。因此，為了清楚地了解我國學(xué)者發(fā)表的巖石力學(xué)類文章，對上述 4 種代表性期刊近 30 a(1982～2021 年 )發(fā)表的論文分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分類。發(fā)表巖石力學(xué)與巖土工程類論文較多的期刊主要集中在前 4 種。上述交通、能源、水利水電與采礦工業(yè)等各個領(lǐng)域的需求，有力地促進(jìn)了我國巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)科的發(fā)展。 關(guān)鍵詞： 巖石力學(xué)；巖 體 工程；研究進(jìn)展；發(fā)展方向； 1 引言 21 世紀(jì)，我國各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資源開發(fā)處于快速發(fā)展階段，水利水電開發(fā)、礦山與能源開采、能源儲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)施開發(fā) 及其他許多巖土工程的建設(shè)促進(jìn)了我國巖石力學(xué)的快速發(fā)展?？偨Y(jié)我國巖石力學(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年來巖石強(qiáng)度與變形理論、巖石斷裂與損傷力學(xué)、巖石動力學(xué)與本構(gòu)關(guān)系、巖石非線性、巖石多場耦合、巖石加固與穩(wěn)定性分析等方面的若干進(jìn)展。 巖石力學(xué) 發(fā)展現(xiàn)狀綜述 學(xué) 生 姓 名 馬啟昂 學(xué) 生 學(xué) 號 15102020223 所 在 學(xué) 院 土木與建筑學(xué)院 任 課 教 師 凌同華 巖石及巖體力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀綜述 馬啟昂 1 （ 1 長沙理工大學(xué) 土木與建筑學(xué)院