THMC多场耦合作用下岩石物理力学性能与本构模型研究综述

颜丙乾^1,2，任奋华^1,2，蔡美峰^1,2，郭奇峰^1,2，乔趁^1,2

1. 北京科技大学土木与资源工程学院2. 北京科技大学城市与地下空间工程北京市重点实验室

摘 要：岩石多场耦合作用的研究已经开展了数十年,包括岩石在单一物理场、两场耦合或三场耦合作用效应的研究.然而深部矿产资源开采和地下空间开发中岩体的赋存环境非常复杂,岩体在高温、高渗透压、高应力及复杂水化学环境中将发生温度–水流–应力–化学(THMC)多场耦合作用.综合分析岩石多场耦合作用下的裂隙演化、变形力学机制、力学本构和耦合模型构建等方面的研究,在分析岩石强度理论的基础上得出岩石多场耦合本构模型以及岩石蠕变本构模型.不同行业对岩石多场耦合作用的研究重点存在一定的差异,岩石多场耦合作用不仅涉及到矿产资源开发、油气田开采、地热资源开发等资源能源领域,其在水利水电工程、高寒工程、地下工程、地下核废料处置及深埋能源储库等领域也是研究的重点.岩石在高应力、水流、高温和化学作用下,不仅会发生耦合作用,而且会对岩石本身的物理力学性能产生影响.分析研究多场耦合作用下岩石的力学性能对于预防事故发生和保障工程安全开展具有重要的现实意义.最后探讨分析了岩石多场耦合研究的重点、难点和今后研究的方向,为工程实践和相关问题的解决提供参考.

关键词：裂隙岩体;多场耦合;损伤演化;岩石蠕变;本构模型;