热力耦合作用下岩石流变模型的本构研究
岩石流变理论
岩石流变理论
②微分方程法（流变模型理论法）
• 此法在研究岩石的流变性质时，将介质理想化，归纳 成各种模型，模型可用理想化的具有基本性能（包括 弹性、塑性和粘性）的元件组合而成，通过这些元件 不同形式的串联和并联，得到一些典型的流变模型体； 相应地推导出它们的有关微分方程，即建立模型的本 构方程和有关的特性曲线。微分模型既是数学模型， 又是物理模型，数学上简便，比较形象，比较容易掌 握。
岩石流变理论
• 流变的概念 • 蠕变的类型和特点 • 描述流变性质的三个基本元件 • 组合模型及其性质
岩石流变理论
流变(theology): 物质在外部条件不变的情况下，应力和应 变随时间变化的现象．流变性又称粘性（viscosity).
按卸载后变形是否恢复
弹性变形 (可恢复变形 ) 塑性变形(不可恢复变形
②一般此阶段比较短暂。
岩石流变理论
（2）岩石蠕变曲线的类型 类型Ⅰ：稳定蠕变，只包 含瞬态蠕变和稳定蠕变段，
不会导致破坏，低应力状
A
态下发生的蠕变，图中σC
d B
类型Ⅱ：不稳定蠕变，又
b
c
可分典型蠕变和加速蠕变
a
C 两种，包括蠕变的三个阶
段，其中加速蠕变应变率
o
t 很高，几乎没有稳态蠕变
岩石蠕变曲线
岩石流变理论
①经验方程法 • 根据岩石蠕变试验结果，由数理统计学的回归拟合方法
建立经验方程。 • 典型的岩石蠕变方程有： • （1）幂函数方程 • （2）指数方程 • （3）幂函数、指数函数、对数函数混合方程
岩石流变理论
经验公式的优点 ①简单实用 ②对特定的岩石，能很好吻合
试验结果缺点： ①较难推广到所有各种岩石和情况 ②不能描述应力松弛特性 ③形式不易于进行数值计算
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究蠕变是指材料在一定温度和应力条件下，随着时间的推移发生的持续变形。
在地质和工程领域，岩石是一种典型的蠕变材料。
岩石的蠕变行为对工程结构的长期稳定性和可靠性具有重要影响。
因此，对岩石材料的蠕变实验及本构模型研究具有重要的理论和实际意义。
岩石材料的蠕变实验主要分为应力松弛实验和恒定应力蠕变实验两种。
应力松弛实验是通过对材料施加一定的应力后，观察材料的应力随时间的变化，以及应变随时间的变化。
这种实验常常用来研究岩石材料的蠕变速率和蠕变变形的领导指数。
恒定应力蠕变实验则是在一定的应力水平下，观察材料的应变随时间的变化，并且通过实验数据拟合来得到本构模型。
岩石材料的蠕变行为可以通过多种本构模型来描述，其中最常用的是Norton、Burgers、Power-law以及Generalized Kelvin-Voigt模型。
这些模型可以通过实验数据进行参数拟合，从而得到对应的本构关系。
这些本构关系可以用来预测岩石材料在不同应力和温度下的蠕变行为。
此外，还可以通过拟合这些本构模型的参数，来研究岩石材料的蠕变机制。
研究表明，岩石材料的蠕变行为是由多种因素共同影响的，包括温度、应力水平、孔隙水压力、孔隙率等。
因此，在进行蠕变实验时，需要对这些因素进行控制和监测，以保证实验数据的可靠性。
同时，还需要考虑到实际工程环境中的应力和温度条件，从而得到更准确的本构关系。
总之，岩石材料的蠕变实验及本构模型研究对于预测岩石在地下工程中的蠕变行为具有重要的理论和实际意义。
通过研究岩石材料的蠕变行为及其本构关系，可以为地质和工程领域提供重要的科学依据，从而保证工程结构的长期稳定性和可靠性。
《2024年岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用》范文
《岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用》篇一一、引言岩体渗流是地质工程中常见且重要的研究领域，特别是在地下水运动、水力压裂、采矿工程和地质灾害预防等领域中具有广泛应用。
随着科技进步和研究的深入，岩体渗流中的流固耦合问题逐渐成为研究的热点。
本文旨在探讨岩体渗流的流固耦合问题及其在工程中的应用。
二、岩体渗流的流固耦合问题岩体渗流的流固耦合问题主要涉及到岩体中流体与固体骨架的相互作用。
在岩体中，流体（如地下水）的流动会受到固体骨架的约束和影响，同时，固体骨架的变形也会影响流体的流动。
这种相互作用关系复杂，涉及到多物理场耦合、多尺度效应等问题。
（一）流固耦合的基本原理流固耦合的基本原理主要涉及到流体动力学和弹性力学。
在岩体渗流中，流体在岩体孔隙或裂隙中流动时，会受到固体骨架的约束，同时，固体骨架的变形也会改变流体的流动状态。
这种相互作用关系需要通过数学模型进行描述和求解。
（二）流固耦合的数学模型目前，针对岩体渗流的流固耦合问题，常用的数学模型主要包括渗流方程和弹性力学方程。
渗流方程描述了流体在岩体中的流动规律，而弹性力学方程则描述了固体骨架的变形规律。
通过将这两个方程进行耦合，可以描述岩体渗流的流固耦合问题。
三、岩体渗流的流固耦合问题的工程应用岩体渗流的流固耦合问题在工程中具有广泛的应用，主要涉及以下几个方面：（一）地下水运动模拟与预测通过建立岩体渗流的流固耦合模型，可以模拟和预测地下水的运动规律。
这对于地下水资源开发、地下水污染防治、地下水利用等具有重要意义。
（二）水力压裂技术水力压裂技术是一种在采矿工程和油气开采中广泛应用的技术。
通过注入高压流体，使岩石产生裂缝，从而实现对矿石或油气的开采。
在这个过程中，岩体渗流的流固耦合问题具有重要作用。
通过对流固耦合问题的研究，可以优化水力压裂的过程，提高开采效率。
（三）地质灾害预防与治理地质灾害如山体滑坡、地面塌陷等往往与岩体渗流的流固耦合问题密切相关。
通过对岩体渗流的流固耦合问题进行深入研究，可以预测和评估地质灾害的风险，为地质灾害的预防与治理提供科学依据。
裂隙岩体渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制及其模型研究
此外，裂隙岩体应力-损伤-渗流耦合理论还可以应用于岩体环境保护和灾害防 治等领域。例如，在核废料处理中，该理论可以帮助评估岩体的长期稳定性； 在地质灾害防治中，该理论可以预测和控制岩体的变形和破坏行为。
总结与展望
本次演示对裂隙岩体应力-损伤-渗流耦合理论进行了详细的介绍、分析和应用。 通过理论分析、实验研究和工程应用，验证了该理论在裂隙岩体研究中的重要 性和有效性。该理论的应用有助于深入了解裂隙岩体的力学和渗流特性，为相 关领域的工程实践提供有益的参考。
二、多重裂隙网络模型
多重裂隙网络模型是一种新的数值模型，它考虑了岩体内部复杂的裂隙网络和 多孔介质性质。这个模型通过建立一个细致的裂隙网络，模拟了岩体内部应力 场和渗流场的交互作用。
首先，该模型基于真实的岩体结构，通过图像处理和计算机视觉技术，从实验 或实际工程中获取的岩体图像中提取出裂隙网络。然后，通过有限元方法，该 模型能够在数值模拟中反映这些裂隙的真实分布和性质。
研究方法
本次演示采用实验研究和数值模拟相结合的方法，对裂隙岩体在渗流应力耦合 状态下的裂纹扩展机制进行探讨。首先，设计一组室内实验，制备具有不同裂 缝特征的裂隙岩体试件，通过对其加卸载和渗流监测，研究其应力应变关系和 裂缝扩展特征。然后，利用数值模拟方法，建立裂隙岩体三维模型，模拟其在 渗流应力作用下的行为，对实验结果进行验证和分析。
实验结果与分析
通过实验研究，发现裂隙岩体在渗流应力耦合作用下，其裂缝扩展具有以下特 征：首先，裂缝扩展方向与渗流方向一致；其次，裂缝扩展速率与渗流应力成 正比；最后，裂缝扩展过程中伴随着渗流速率的增加。
模型建立与验证
基于实验结果，本次演示提出一个裂纹扩展的数学模型。该模型考虑了渗流应 力、裂缝面粗糙度和岩石弹性模量等因素，能够描述裂纹扩展的方向、速率以 及渗流速率的变化。通过将该模型应用于数值模拟，发现模拟结果与实验结果 基本一致，从而验证了模型的准确性和实用性。
THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展
THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展随着科技的不断发展，THMC（热-水-力-化学）多场耦合作用在岩石力学领域中的应用日益广泛。
THMC多场耦合作用是指热、水、力、化学等多种因素相互作用影响岩石力学性质的现象。
在岩石力学实验与数值模拟研究中，THMC多场耦合作用下的岩石力学性质成为研究的热点之一、本文将介绍THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究的最新进展。
一、THMC多场耦合作用下岩石力学实验研究进展1.热-水-力-化学耦合实验平台的建立：近年来，越来越多的研究者开始搭建热-水-力-化学（THMC）耦合实验平台，用于研究岩石在多场耦合作用下的力学性质。
这些实验平台不仅可以控制温度、水分、应力等多个因素，还可以监测岩石的物理化学变化，为研究THMC多场耦合作用下的岩石力学性质提供了良好的实验条件。
2.THMC多场耦合作用下岩石强度实验研究：研究者通过实验方法，探讨了THMC多场耦合作用对岩石强度的影响。
实验结果表明，热-水-力-化学多场耦合作用可以显著影响岩石的强度和破坏模式，对岩石的稳定性和安全性产生重要影响。
3.THMC多场耦合作用下岩石渗透性实验研究：研究者还通过实验方法，研究了THMC多场耦合作用对岩石渗透性的影响。
实验结果表明，热-水-力-化学多场耦合作用会导致岩石渗透性的变化，进而影响地下水流动和岩石的稳定性。
1.基于离散元法的THMC多场耦合作用下岩石模拟：离散元法是一种用于模拟岩石颗粒间相互作用的方法，可以很好地模拟THMC多场耦合作用下岩石的行为。
研究者利用离散元法开展了大量的数值模拟研究，揭示了THMC多场耦合作用对岩石结构、力学性质和破坏模式的影响。
2.基于有限元法的THMC多场耦合作用下岩石模拟：有限元法是一种广泛应用于岩石力学领域的数值模拟方法，能够准确地描述THMC多场耦合作用下岩石的力学行为。
研究者对THMC多场耦合作用下的岩石进行了有限元分析，从而揭示了多场耦合作用对岩石应力、变形和破坏的影响规律。
流固耦合问题及研究进展
第5卷 第1期1999年3月地质力学学报JOU RNAL O F GEOM ECHAN I CS V o l .5 N o.1M ar.1999 文章编号:100626616(1999)0120017226收稿日期:1998205212基金项目:油气藏地质与开发工程国家重点实验室开放研究基金项目(PLN 9702)作者简介:董平川(19672),男,1998年在东北大学获博士学位,讲师。
现为石油大学油气开发工程在站博士后,从事储集层流固耦合理论、有限元数值模拟及其应用研究。
流固耦合问题及研究进展董平川1,徐小荷2,何顺利11石油大学,北京 昌平 102200;2东北大学,辽宁 沈阳 1100061摘 要:传统的渗流理论一般假设流体流动的多孔介质骨架是完全刚性的,即在孔隙流体压力变化过程中,固体骨架不产生任何弹性或塑性变形,这时可将渗流作为非耦合问题来研究。
这种简化虽然可以得到问题的近似解,但存在许多缺陷,而且也不切合生产实际。
比如:在油田开采过程中,孔隙流体压力会逐渐降低,将导致储层内有效应力的变化,使储层产生变形。
近年来,流固耦合问题越来越受到人们的重视,这方面的研究涉及许多领域。
该文介绍了有关工程涉及到的流固耦合问题,重点针对油、气开采问题,介绍了储层流固耦合渗流的特点及研究方法和理论进展,包括单相、多相流体渗流的流固耦合数学模型及有限元数值模型。
关键词:流2固耦合;理论模型;研究进展;工程应用分类号:T E 312 文献标识码:A0 引 言天然岩石不只固相介质一种,尚有固相、液相和气相并存的多孔介质组合。
岩石孔隙中的流体流动问题,经典渗流力学已进行了广泛研究,但它没有考虑流体流动和岩石变形之间的相互作用,而在油气开采、地下水抽放等过程中,由于孔隙流体压力的变化,一方面要引起岩石骨架应力变化,由此导致岩石特性变化;另一方面,这些变化又反过来影响孔隙流体的流动和压力的分布。
因此,在许多情况下必须考虑流体,包括液体(油或水)、气体(天然气、煤矿瓦斯等)在多孔介质中的流动规律及其对岩体本身的变形或强度造成的影响,即应考虑岩体内应力场与渗流场之间的相互耦合作用。
岩石流变的本构模型及其智能辨识研究
岩石流变的本构模型及其智能辨识研究岩石流变是岩土工程围岩失稳破坏的重要原因之一。
本文在综述国内外前人有关研究的基础上，围绕“岩石流变的本构模型”这一中心课题，从模型的构建和辨识两个方面进行了创造性研究。
为使预定的研究工作能顺利开展，首先整修了本实验室现有的两台CFQ-1型单轴蠕变试验仪，并对其中的一台蠕变仪进行了改装，使之不但能进行岩石的单轴蠕变试验，而且能进行结构面的直剪蠕变试验。
此外，还自行研制开发了一台用于软岩流变研究的蠕变-松弛耦合试验仪。
为了克服软岩试件加工成型的困难，研究了一种以石蜡、大理石砂和凡士林等为原料的软岩相似材料，该材料与自然界泥页岩等较软弱岩类具有十分相似的力学性质，适合于作软岩的流变试验研究。
进行了软岩的不含结构面、含倾角为0°、15°、30°、45°结构面试件的相似材料逐级加卸载蠕变试验，提出了一种可用来描述软岩复杂非线性流变力学行为的新的复合力学模型。
由此出发，详细探讨了软岩蠕变的结构效应，获得了该复合力学模型参数值与结构面倾角值之间的非线性回归函数关系。
在本实验室原有试验工作的基础上，研究了软岩流变的尺寸效应。
据某工程现场砂质页岩不同尺寸岩样的单轴蠕变试验结果，以萨乌斯托维奇模型为该类岩石的流变力学模型，研究了其本构参数的尺寸效应，获得了试件尺寸与流变模型本构参数值间的量化关系。
由此探讨了对工程岩体作连续性假设时涉及的连续微元尺寸概念及所适用的岩体范围。
进行了结构面的逐级加卸载压剪蠕变试验，对结构面蠕变力学行为进行了详细的讨论，并提出了一种适用于描述结构面复杂非线性流变力学行为的新的复合力学模型。
以此为基础，探讨了结构面流变的表面粗糙度效应，获得了此复合模型力学参数值与结构面表面粗糙度值之间的非线性回归函数关系。
采用新研制的蠕变-松弛耦合试验仪，进行了软岩的蠕变-松弛耦合试验，探讨了该仪器简单实用的工作原理，获得了如下结论：所研制的试验仪能用于软岩长期强度的测定及流变本构方程参数的确定：其加载方式有单级加载和逐级加载两种方式，其中后者用于软岩长期强度的确定时更为客观科学；该仪器用时较省、操作简便、稳定性好、精度较高，所得结果偏于安全，可在工程中推广应用。
本刊2008年增刊1被EI收录论文(103篇,收录率为98.1%)题录
李
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赞，王
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２ ９ —２ ０ ５３ ６ ３ ２ ０ —２ ０ ６４ ６９ ２ ｌ —２ １ ６０ ６６ ２ １ —２ ２ ６７ ６３ ２ ２ —２ ３ ６４ ６０ ２ ３１—２ ３ ６ ６６ ２ ３ —２ ４１ ６ ７ ６ ２ ４ —２ ５ ６ ２ ６ ０ ２ ５ —２ ５ ６ １ ６ ５ ２ ５ —２ ６ ６ ６ ６ ０ ２ ６ ６ １— ２ ６ ６ ８ ２ ６ ６ ９—２ ７ ６４ ２ ７ —２ ８ ６５ ６ ０ ２ ８ ６ ｌ一２ ８ ６ ６ ２ ８ —２ ９ ６７ ６ ３ ２ ９ —２ ９ ６４ ６９
李业学，谢和平，刘建峰
郑惠峰 ，汪卫 明， 陈胜宏 黄盛铨 ， 刘 君 ，孔 宪京
２８ ７ ５—２ ９ ７２
２ ９ —２ ０ ７９ ８６ ２ ０ —２ ３ ８７ ８１ ２ ４ —２ １ ８１ ８９ ２ ２ —２ ２ ８ ０ ８４ ２ ２ —２ ３１ ８ ５ ８ ２ ３ —２ ４ ８ ２ ８０ ２ ４ ８ １— ２ ４ ７ ７ ２ ４ ８ ８—２ ５ ８４ ２ ５ ８ ５— ２ ６ ８ ３
３ 锦屏 ‘ 水电站 左岸 边坡深 部裂 缝成 因初探 ９ 级 ４ 大 型地 下 厂 房 洞 室群 围岩稳 定分 析 Ｏ ４ 半明半 暗 隧道洞 口段 力学特 征分 析与现 场监 测 １
罗洪斌 ，李根 生 ，宋 剑 ，等 彭 苏萍 ，杜文凤 ，赵 伟 ，等
王保 田 ，陈 西安
米 占宽 ，李 国荚 ，陈生水 ，等
第２ ７卷
第 ９期
本刊 ２ ０ 年增刊 １ Ｅ 收录论文（０ ０８ 被 Ｉ １３篇 ，收录率为 ９ ．％） ８１ 题录
・・ Ｉ
１ 高孔 岩石局 部变 形带 的野 外证据 和实验 研 究进展 ２ 正冻 多孔介质 耦合 模型研 究 ３ 热 力耦 合作 用下岩 石流 变模 型的本 构研 究 ４ 细 观损 伤理论 确 定岩体 参数 的方法 研究 ５ 岩 体力 学参数 的敏 感性 综合评 价分 析方法 研 究 ６ 含 瓦斯 煤岩三 维蠕 变特性 及蠕 变模 型研 究 ７ 压裂 中天 然裂 缝剪切 破坏 机制研 究 ８ 紫坪 铺水 利枢 纽工程 左岸 坝前堆 积体 变形 破坏 机制研 究 ９ 三峡 花 岗岩峰后 力学特 性 及应变 软化 模型研 究 １ 碳酸 盐岩应 力 一应变 关系 与微 结构分 析 ０ １ 节理 面非线 性变 形对 Ｓ 波透 反射 性能 影响 １ Ｖ １ 论土体 本构 关系对 应力 路径 的依赖 性 ２ １ 重复爆 炸条件 下 岩石介 质破 坏效应 试验 研究 ３ １ 基于 多级破坏 方法 确定 岩石 卸荷 强度 参数 的试验研 究 ４ ｔ 应力波 在一 维节理 岩体 中传 播规律 的试 验研 究与数 值模 拟 ５ ｌ 高围压 、高水 压条 件下 岩石 卸荷力 学性 质试 验研 究 ６
多场耦合条件下混合岩(土)体变形破坏机理与工程防灾技术
多场耦合条件下混合岩(土)体变形破坏机理与工程防灾技术多场耦合条件下混合岩（土）体是指由不同的岩石和土层组成，在地下工程中经常遇到。
这些混合体在地下工程中的变形和破坏机理受到多种因素的耦合作用，包括地下水、地应力、温度、岩土体特性等。
理解混合岩（土）体的变形破坏机理对工程设计和防灾技术的制定至关重要。
一.混合岩体的变形机理：1.地下水的影响：①饱和与非饱和区域：地下水的存在导致混合岩体中存在饱和区域和非饱和区域，两者的力学性质和变形行为不同。
②季节性变水位：季节性水位变化会导致混合岩体中的孔隙水压变化，从而影响岩土体的有效应力状态。
2.地应力的影响：①地下深度：地应力随深度增加而增大，深埋的混合岩体受到的地应力较大，可能引起岩土体的弯曲和屈服。
②多层次压力：混合岩体中存在不同地层，地应力的分布可能导致不同层次之间的相互影响。
3.温度的影响：季节性温度变化引起的热胀冷缩效应可能导致混合岩体中的温度应力，影响其变形和稳定性。
4.岩土体特性的影响：①岩土体强度：不同岩土体的强度差异会导致混合岩体中的局部破坏和滑动。
②岩土体变形模量：不同岩土体的变形模量差异可能引起变形的集中和不均匀分布。
二．工程防灾技术：1.地下工程设计：①合理布置排水系统：针对地下水的影响，合理设计和布置排水系统，降低季节性水位变化对混合岩体的影响。
②考虑地下应力状态：在设计中充分考虑地下应力的分布和变化，采用合适的支护结构。
2.地下工程施工：①合理的开挖顺序：根据混合岩体的性质和地下条件，制定合理的开挖顺序，减小地下应力的改变。
②监测与调整：在施工过程中进行实时监测，及时调整工程方案，以应对混合岩体变形的风险。
3.防灾技术：①灾害评估：利用先进的岩土工程技术进行混合岩体的灾害评估，了解可能的灾害类型和程度。
②监测体系：建立完善的监测体系，包括地下水位监测、地应力监测、温度监测等，实时监测混合岩体的变形和破坏情况。
③预警与紧急处理：根据监测结果建立预警机制，一旦发现异常情况，采取紧急处理措施，保障工程和周边环境的安全。
岩石热力学计算模型及应用
岩石热力学计算模型及应用热力学是自然界中的一门重要科学，它研究的是物质的能量转化和热力学性质的变化。
在地球科学中，岩石热力学的研究对于理解地壳演化、地热资源开发等有着重要意义。
本文将介绍岩石热力学计算模型及其在实际应用中的作用。
一、岩石热力学模型的基本原理岩石热力学模型是建立在一系列基本的热力学原理上的。
首先，岩石的热力学性质可以通过测量和实验来确定，如岩石的热容、热导率、热膨胀系数等。
其次，基于能量守恒定律，可以建立岩石热传导方程。
这个方程描述了岩石内部的温度分布随时间的变化规律。
最后，在热力学的基础上，可以建立岩石相变模型，用于描述岩石在不同温度和压力条件下的相变规律。
这些基本原理构成了岩石热力学模型的基础。
二、岩石热力学模型在地壳演化中的应用岩石热力学模型在地壳演化研究中有着重要的应用价值。
通过研究岩石的热传导特性，可以推测不同地质时期地壳的温度分布，进而了解地壳的历史演化过程。
同时，岩石热力学模型还可以揭示地壳中岩浆的生成和运移过程。
岩浆的生成和运移对地壳构造演化起着重要的控制作用，而岩石热力学模型可以帮助科学家更好地理解这些过程的机制，为地壳演化的研究提供重要的支持。
三、岩石热力学模型在地热资源开发中的应用岩石热力学模型在地热资源开发中也具有广泛的应用前景。
地热能作为一种可再生能源，对于替代传统化石燃料有着重要的意义。
而岩石热力学模型可以用于预测地下热储层的温度和压力变化规律，从而帮助地热资源的合理开发和利用。
此外，岩石热力学模型还可以评估地热资源的潜力和可行性，为地热能的开发决策提供科学依据。
四、岩石热力学模型的发展趋势与挑战随着科学技术的不断进步，岩石热力学模型也在不断发展和完善。
传统的岩石热力学模型主要以均匀介质为基础，而随着对岩石微观结构和孔隙介质的研究深入，岩石非均质性和多尺度性也成为岩石热力学模型发展的重要方向之一。
此外，在实际应用中，岩石的热力学性质受到不同因素的影响，如水分、应力状态等，这些因素也需要纳入模型进行考虑。
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究流变学作为力学的一个分支,主要研究材料在应力、应变、温度、辐射等条件下与时间因素有关的变形规律,所涉及的内容包括蠕变、应力松弛和弹性后效等。
蠕变是影响岩体稳定性的一个重要因素。
软弱岩石在受到较低水平的应力作用时,就会产生明显的蠕变现象,如软岩巷道中的底鼓,即使是很坚硬的岩体,在高应力作用下同样会产生蠕变,从而影响到工程的功能和使用。
因此,需要对岩石材料的蠕变行为进行深入研究,力求从本质上揭示其蠕变行为的特征。
本文通过实验研究和理论分析,得到了盐岩的基本力学参数,并研究了盐岩在不同应力条件下的力学特性和蠕变行为。
以经典蠕变模型为基础,结合分数阶微积分理论,构建了一个新的蠕变模型,并利用盐岩、泥岩和煤岩的蠕变实验数据对其进行了验证。
(1)对盐岩材料进行了多组单轴和三轴压缩实验,并在每组实验中选取三个试样重复进行实验,以此来降低实验的随机性和试样个体的差异性。
结果三个试样的测试结果比较接近,此批试样的个体差异性较小。
此外,常规压缩实验的结果还表明随着围压的增大,抗压强度和最大应变会随之增大。
(2)在单轴蠕变实验中,选取了四个轴压水平来进行实验,分析了不同轴压对蠕变的影响。
当轴压水平越大时,加速蠕变阶段就会越早地出现,并且稳定蠕变应变率也会越大。
与单轴蠕变相比,当材料受到一个较小的围压作用时,其蠕变行为也会发生巨大的变化,例如蠕变应变率大幅下降、蠕变时间大幅增长、加速蠕变阶段缺失等。
(3)通过分析不同应力条件下的蠕变应变率可以发现,稳定蠕变应变率与轴压大小呈线性关系,加速蠕变应变率与轴压大小也呈现出正相关性。
此外,蠕变等时曲线表明随着时间的延长,轴压大小对蠕变的影响会越来越明显。
相反,围压会明显地降低蠕变应变率并抑制蠕变行为的发展。
(4)结合分数阶微积分理论构建了一个新的非线性蠕变模型,并利用广义塑性力学理论和张量分析理论对新模型在三轴应力状态下的蠕变方程进行了推导。
以盐岩实验数据为基础,对蠕变模型的参数进行了辨识,并验证了模型的准确性。
岩石节理流变力学特性及其本构模型
岩石节理流变力学特性及其本构模型岩石是地球表面上最重要的地质组成部分，节理流变力学是研究岩石力学性质和变形机理的重要理论。
因此，了解岩石节理的流变特性及其本构模型，对于揭示岩石的变形机制有重要意义。
本文主要从岩石节理的流变特性和本构模型介绍这一主题，以深入了解岩石的流变特性及其本构模型有助于提高岩石的力学性质及其变形机制的揭示能力。
一、岩石节理的流变特性岩石节理是由不同矿物组成的结构元素，它以不同的内部形态和细节尺寸遍布于岩石中，构成不同的流变模式。
岩石节理由其尺寸、孔隙率、结构差异等影响其流变特性，比如勒让德效应、细节尺寸差异效应等。
1、勒让德效应勒让德效应指岩石节理处的摩擦力大于整体岩石的摩擦力，这是由于节理处的岩片之间的接触表面积比破损部位大而导致的。
2、细节尺寸差异效应岩石节理中的孔隙大小、密度和尺寸差异，可能会导致岩石处于不同的回缩态，从而影响其流变特性。
二、岩石节理的本构模型岩石节理的本构模型可以根据节理的流变特性来得出，通常会有两个组成部分，即岩石本身的自支撑模型和节理模型。
1、岩石本身的自支撑模型该模型又称为经典的应变-应力关系模型，它描述了岩石在受力后的变形和断裂行为，考虑到岩石多方向和单方向受力等因素，依照不同模型有一定差别。
一般情况下，岩石节理主要受拉伸力和剪切力的影响，单方向模型一般可以采用木桥定律。
2、岩石节理模型岩石节理的本构模型可以根据节理的流变特性来得出。
节理在复杂的力学条件下，有可能发生破坏，从而影响其变形和断裂行为，因此节理需要考虑到摩擦力、表面张力及其他影响因素，提出相应的本构模型。
总之，岩石节理的流变特性及其本构模型是地质学家和工程师研究岩石变形机制和完善岩石力学性质的重要基础，了解岩石节理的流变特性及其本构模型能够有助于提高岩石的力学性质及其变形机制的揭示能力。
岩石热力学性质分析及应用研究
岩石热力学性质分析及应用研究岩石是地球表面的主要构成物质之一，其热力学性质对于地球科学和地质工程学具有重要意义。
本文将探讨岩石的热力学性质以及这些性质在实际应用中的研究。
首先，岩石的热力学性质包括热容、热导率和热膨胀系数等。
热容是指在单位温度变化下，岩石单位质量的热能变化。
热导率是指单位面积上热能通过的速率与温度梯度的比值。
热膨胀系数是指岩石的体积随温度的变化率。
这些性质与岩石的组成、结构以及物理化学特性密切相关。
岩石的热容可以反映其热响应速度，对于岩石的热传导和热储存能力有重要影响。
热导率则决定了岩石的热传导能力，对于地热资源开发和地热传输研究至关重要。
热膨胀系数可以影响岩石在温度变化下的物理结构稳定性，对于岩石的力学行为和岩石工程设计有重要意义。
在岩石热力学性质应用研究方面，地热资源开发是一个重要领域。
地热能作为一种可再生能源，具有广阔的应用前景。
研究岩石的热导率和热储存能力，可以评估地热能开发的潜力和效率。
此外，研究岩石的热膨胀系数和热传导性质，可以为地热传输管道的设计和优化提供科学依据。
岩石热力学性质的研究还可以应用于地质工程和地下储气库等领域。
在地质工程中，岩石的热导率和热储存能力对于岩体温度场分析、地下水热力学过程模拟等具有重要意义。
在地下储气库的建设中，通过研究岩石的热膨胀系数和热传导性质，可以评估岩石的稳定性，为储气库的安全运营提供依据。
除了地热能开发和地质工程，岩石热力学性质的研究还可以应用于地震学和岩石学等学科领域。
研究岩石的热膨胀系数和热导率，在地震学中可以用于分析地震波传播和岩石介质特征。
在岩石学中，通过岩石的热力学性质研究，可以了解岩石的形成演化过程和物质交换规律。
在研究岩石热力学性质时，一般会利用实验方法和数值模拟方法来获得数据和参数。
实验方法可以通过热实验和物理试验来测量和模拟岩石的热响应，如热膨胀实验和热传导实验。
数值模拟方法则可以通过建立数学模型和计算方法来估算岩石的热力学性质参数，如有限元法和计算流体力学方法。
岩石物理化学教案中的岩石的热力学性质与相变行为
岩石物理化学教案中的岩石的热力学性质与相变行为岩石的热力学性质与相变行为在岩石物理化学研究中占据重要地位。
热力学性质是指岩石在不同温度、压力、化学环境等条件下的热力学特性，而相变行为则是指岩石在不同条件下发生的相变过程。
本文将探讨岩石的热力学性质与相变行为，并介绍其在地质领域中的应用。
一、岩石的热力学性质岩石的热力学性质是指岩石在不同温度、压力等条件下的能量状态和变化规律。
热力学性质包括内能、焓、熵等参数。
内能是指岩石分子和原子在不同条件下的能量状态。
内能的测量和计算可以帮助我们理解岩石的热动力学过程和内部能量变化。
焓是指岩石在恒压条件下的能量状态，它包括内能和压力-体积功的贡献。
焓的变化与岩石的吸热或放热过程有关，因此对于研究岩石的热力学过程至关重要。
熵是指岩石在不同条件下的无序程度，是描述岩石的热力学状态的重要参数。
熵变的概念可以帮助我们理解岩石的相变行为和热力学稳定性。
二、岩石的相变行为岩石的相变是指岩石在不同条件下从一种相态转变为另一种相态的过程。
相变行为是岩石物理化学研究中的重要内容，它关系到岩石的物性、机械性能和成岩过程等。
岩石的相变包括岩石的溶解和结晶、相变温度、相变压力等。
相变的过程和温度、压力等因素密切相关，研究这些因素对岩石相变行为的影响可以揭示岩石的形成和演化机制。
岩石的相变行为在地质领域中具有重要的应用价值。
例如，通过研究岩石的相变行为可以了解岩石成岩过程中的物理化学条件，进而推断构造作用、地壳演化等信息。
三、岩石热力学性质与相变行为的应用岩石的热力学性质与相变行为在地质领域中有广泛的应用。
以下将介绍几个典型的应用案例：1. 岩石的相变行为可用于判断岩石的成岩温度和压力条件。
通过分析岩石中的矿物成分和相态组合，可以确定岩石形成时的温度和压力条件，从而揭示地质演化的过程和构造背景。
2. 研究岩石的热力学性质和相变行为可用于判断岩石的稳定性。
岩石中的某些矿物相变温度和压力是岩石的稳定性指标，通过研究这些相变行为可以评估岩石的稳定性，为地质灾害的预测和防治提供依据。
热-水动力-力学(thm)耦合模型
热-水动力-力学(thm)耦合模型一、概述1. 研究背景近年来，热-水动力-力学(thm)耦合模型在地质工程领域得到了广泛的应用。
这种模型能够描述地下水流对岩石力学性质和地温场的影响，对于有效预测地下水资源的开发利用以及岩石工程中的渗透、变形等问题具有重要意义。
2. 研究意义通过对热-水动力-力学(thm)耦合模型的研究，可以更加全面地认识地下水流和岩石力学之间的相互作用关系，为地下水资源的合理开发、岩石工程的安全施工提供科学依据。
二、热-水动力-力学(thm)耦合模型的基本原理1. 热传导和水动力学模型在热-水动力-力学(thm)耦合模型中，首先需要建立热传导方程和水动力学方程。
热传导方程描述了地下岩石热量的传输和分布规律，而水动力学方程则描述了地下水流的速度和流动特性。
2. 岩石力学模型岩石力学模型描述了地下岩石的变形和破坏规律，包括岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度以及裂隙的存在和扩张等因素。
3. 耦合关系在热-水动力-力学(thm)耦合模型中，热传导方程、水动力学方程和岩石力学模型之间存在着复杂的耦合关系。
地下水流动会对岩石的温度场和应力场造成影响，从而影响岩石的强度和变形特性；同时岩石的变形也会影响地下水流的通量和流速。
三、热-水动力-力学(thm)耦合模型的建立1. 模型假设在建立热-水动力-力学(thm)耦合模型时，需要对地下水流、岩石力学和地温场等因素进行一定的简化和假设，以便于建立数学模型进行求解。
2. 数学表达通过对热传导方程、水动力学方程和岩石力学模型进行数学表达，并引入边界条件和初始条件，可以建立热-水动力-力学(thm)耦合模型的数学形式。
3. 求解方法对于建立的热-水动力-力学(thm)耦合模型，可以采用有限元、边界元、网格法等数值方法进行求解，得到地下水流场、温度场和应力场的分布情况和变化规律。
四、案例分析与应用1. 地下水资源开发通过建立热-水动力-力学(thm)耦合模型，可以对地下水资源的开采和补给进行合理的规划和管理，有效防止地下水位下降和地表沉降等问题的发生。
裂隙岩体渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制及其模型研究
裂隙岩体渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制及其模型研究裂隙岩体渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制及其模型研究摘要：裂隙岩体是地质工程中常见的岩石结构，其中的裂隙对岩体的渗流和强度有着显著影响。
本文通过对裂隙岩体中的裂纹扩展机制进行研究，探讨其与渗流应力耦合状态的关系，并建立了相应的模型进行分析。
研究结果表明，在渗流应力耦合状态下的裂隙岩体中，裂纹主要以剪切破坏为主，其扩展路径与渗流应力的分布有密切关系。
1. 引言裂隙岩体是由于地质构造运动等原因产生的岩体裂纹结构。
裂隙对岩体的渗流性质具有重要影响，因此了解裂纹扩展机制对于地质工程中的岩体稳定性分析具有重要意义。
本研究旨在通过实地观测和数值模拟，揭示裂隙岩体中裂纹的扩展机制，并构建相应的模型进行分析。
2. 实地观测与数据处理选取裂隙岩体地质工程实例，进行实地观测。
通过对观测数据的处理，得到裂纹的分布情况和扩展特征。
结果显示，裂隙岩体中的裂纹主要以剪切破坏为主，呈现出弯曲、延伸和分叉的特点。
3. 渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制在裂隙岩体中，存在着渗流和应力的耦合作用。
渗流与应力之间的相互作用决定了裂纹的扩展机制。
通过数值模拟，将渗流应力耦合状态下的裂隙岩体分为四个阶段：渗流开始、渗流应力协调、渗流应力破坏和渗流静止。
在不同阶段，裂纹扩展的机制具有差异。
4. 裂纹扩展机制模型根据裂纹扩展机制的特点，本文建立了裂纹扩展机制模型。
模型考虑了渗流应力的分布，并考虑了裂隙岩体中不同阶段的特点。
模型可以预测裂纹的扩展路径和扩展速率，为地质工程中的岩体稳定性分析提供了重要工具。
5. 结论本文通过实地观测和数值模拟，研究了裂隙岩体渗流应力耦合状态下的裂纹扩展机制，并建立了相应的模型进行分析。
研究结果表明，在渗流应力耦合状态下的裂隙岩体中，裂纹主要以剪切破坏为主。
裂纹的扩展机制与渗流应力的分布密切相关。
本研究为地质工程中的岩体稳定性分析提供了重要依据和参考。
关键词：裂隙岩体；渗流应力耦合；裂纹扩展；机制模本研究通过实地观测和数值模拟，深入探讨了裂隙岩体渗流应力耦合状态下的裂纹扩展机制。
八种典型岩石力学流变组合模型的教学研究_朱卓慧
［1 ］ 岩石是一种具有流变特性的地质体 ， 其流变特性是 指岩石矿物结构（ 骨架） 随时间增长而不断调整重组 ， 导致 ［2 ］ 其应力、 应变状态亦随时间而持续地增长变化 。 其主要 ［3 ］ 包括蠕变、 松弛和弹性后效 。 岩石的流变是一个十分复
通常表现出复杂的特性 ， 为此， 必须对三种元件进行组 的， 合， 才能准确地描述岩石的特性 。 三种元件的组合可形成 粘弹性、 粘弹塑性、 粘性和粘塑性 4 种与时间有关的模型， 称之为基本流变力学模型 ， 对应于岩石的 4 种基本流变力
（ 9）
广义开尔文体在恒定载荷 σ 的条件下， 其变形由弹性 元件和开尔文体两部分组成 ， 弹性元件的瞬时变形为 σ0 ， k1
开尔文体在恒定载荷 σ 的条件下， 应变随着时间逐渐 递减， 在 t 增长到一定值时剪应变就趋于零 。 在 t = t1 时卸 载， 此时 ε = ε1 ， 但随着时间增长， 应变 ε 逐渐减 σ = 0，
· ·
图 4 开尔文体力学模型 小， 当 ε → ∞ 时， 应变 ε = 0 。所以开尔文体的蠕变方程为 ε =
k σ0 （ 1 － e－ ηt） k
（ 8）
开尔文体的蠕变曲线和弹性后效曲线如图 5 所示。
1 · σ k
·
（ 3）
式中， ε1 为模型总应变对时间的导数 ； σ 为模型应力对时 间的导数． 对粘性元件 ε1 =
第3 卷 第6 期 2011 年 6 月
当代教育理论与实践 Theory and Practice of Contemporary Education
Vol． 3 No． 6 June． 2011
八种典型岩石力学流变组合模型的教学研究
1， 2 1 1 1 朱卓慧 ，赵延林 ，徐燕飞 ， 孙小康 （ 1． 湖南科技大学 能源与安全工程学院， 湖南 湘潭 411201 ； 2． 湖南科技大学 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室， 湖南 湘潭 411201 ）
岩石圈热―流变结构与大陆动力学
第19卷第3期2004年6月地球科学进展A DVANC E I N E AR T H S C I ENCE SV o l.19 N o.3J u n.，2004文章编号：1001-8166（2004）03-0382-05岩石圈热—流变结构与大陆动力学王良书，刘绍文，李 成，李 华，徐鸣洁，钟 锴，韩用兵（南京大学地球科学系，江苏 南京 210093）摘 要：由于大陆内部存在上千公里宽的弥散边界变形带，板块构造理论用于解释新生代大陆内部的显著的构造变形遇到了困难。
因此，探讨大陆岩石圈的构造变形机制、演化及动力学过程从而成为国际地球科学的热点研究领域———大陆动力学。
大量的地震测深、地震层析成像技术的应用对岩石圈的精细结构研究，已揭示岩石圈结构和物质组成存在显著的横向非均质性。
这种横向非均质性是地质时期内大陆岩石圈经历多期次构造—热事件叠加与改造所形成的。
同时，也决定了岩石圈热—流变学结构的横向分块、纵向分层的特性。
大陆岩石圈热—流变学结构非均质性及其构造继承性对大陆内部构造变形起控制作用。
所以，大陆动力学应注重开展大陆变形的运动学、大陆岩石圈的热—流变学结构和大陆变形的地球动力学数值模拟研究。
关 键 词：大陆岩石圈；横向非均质性；热—流变学结构；大陆动力学中图分类号：P54 文献标识码：A 20世纪60年代后期板块构造（p l a t e t ec t o n i c s）理论的提出引起了地球科学领域的一场革命，是地球科学发展史上重要的里程碑。
它完美地解释了大洋岩石圈板块地质构造现象，然而板块构造理论的“登陆”———在大陆岩石圈构造变形问题上至今尚未能给出令人满意的解释。
近来研究表明，大陆和大洋岩石圈在物质组成、结构以及演化方面相差迥异［1］。
大陆岩石圈的变形并不限于板块边界，可以在距边界几千公里之遥的大陆内部产生显著的构造变形；大陆岩石圈存在明显的横向非均质性和纵向分层的特性［1，2］。
探讨大陆岩石圈的构造变形机制、演化及动力学过程从而成为国际地球科学界的热点研究领域———大陆动力学（C o n ti n e n t a l D y n a m i c s）。
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(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering， Institute of Rock and Soil Mechanics， Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China；2. State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining，China University of Mining and Technology，Beijing 100083，China)
3 热力耦合作用西原模型的本构研究
很多学者通过两个或者两个以上的变形元件组 合(串联和并联) 模型来模拟材料的变形特性。由于 深部岩体在受到高地应力和温度的长时间作业下表 现出流变特性，因此也可通过以上流变元件的组合 模型来模拟岩石材料的弹性、塑性、黏性等变形特 性。西原模型是由弹性体、Kelvin 体和黏塑性体串 联而成，或者也可看成是由广义 Kelvin 体和一个黏 塑性体串联而成，如图 4 所示。
第 27 卷
增 1
2008 年 6 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.27 Supp.1 June，2008
热力耦合作用下岩石流变模型的本构研究
左建平
(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071； 2. 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083)
第 27 卷
增1
左建平，等. 热力耦合作用下岩石流变模型的本构研究
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限性，或者说这些实验结果只能针对某种具体岩石
1
引
言
适用，甚至只适用某地区的岩石，不能随意推广到 其他地区。再则由于做岩石的流变实验耗时长，并 且昂贵，因此用模型法来研究岩石流变成为一种可 被选择的方法。深部岩石在受到高应力和高温度作 用下通常表现出弹性、塑性和黏性等变形特性，这 些变形特性可由相应的变形元件，如弹性元件、塑 性元件和黏性牛顿体元件来形象地表征[10
[6，7] [4] [3] [2] [1]
。 其中
黏性元件的变形性质与时间相关，代表着岩石的流 变特性。通过 3 种元件不同的组合来研究岩石的各 种流变特性是常被采用的方法，何学秋等[12
，13]
通过
对不同种类的压力瓦斯气体的多种煤岩进行了流变 力学性态实验研究和理论分析，得出了含瓦斯煤岩 流变破坏规律。但以往的研究只考虑流变模型在载 荷作用下的行为，很少讨论温度的影响。本文综合 考虑了温度的影响，并对上述 3 种流变元件做相应 的假设。弹性元件是热弹性体，以一弹簧表示，见 图 1。
式中： σ 为作用载荷，E 为元件的弹性模量， ε 为 应变， α 为热膨胀系数， ΔT 为任意两个状态的温 度变化。 塑性元件是圣维南体，如图 2 所示。
σp σp
图2 Fig.2
塑性模型(圣维南体)
Plastic model (Saint-Venant body)
并且认为当应力小于屈服极限 σ s 时，岩石不发 生变形； 当应力达到屈服极限 σ s 时， 应力不再增加， 但变形可无限增加，其本构关系为 ⎧0 (σ P＜σ s ) (σ P＞σ s )
STUDY ON CONSTITUTIVE EQUATION OF ROCK RHEOLOGICAL MODEL WITH THERMO-MECHANICAL COUPLING EFFECTS
ZUO Jianping 1 2，MAN Ke2，CAO Hao2，YANG Guoxiang2，HU Cuiping2
E2，α2，σ2E，ε2E
⎫ ⎪ σ 2 E =E2ε 2 E − E2α 2 ΔT ⎪ ⎪ &2η σ 2η = η2 (T )ε ⎪ ⎪ σ 2 = σ 2 E +σ 2η ⎪ ⎪ ε 2 = ε 2 E = ε 2η ⎪ ⎪ ε 3 = ε 3P = ε 3η ⎪ ⎬ ⎪ σ 3 = σ 3η + σ 3P ⎪ ⎪ &3η σ 3η = η3 (T )ε ⎪ (σ 3P＜σ s ) ⎪ ⎧0 ⎪ σ 3P = ⎨ (σ 3P＞σ s ) ⎪ ⎩σ s ⎪ (σ 3P＜σ s ) ⎪ ⎧0 ε 3P = ⎨ (σ 3P＞σ s ) ⎪ ⎩ε 3 ⎭
ΔT
σ
E，α
ΔT
σ
图1 Fig.1
弹性模型(热弹性体)
Elastic model(thermal elastic body)
本构关系为
。刘月妙等
[8，9]
通过实验研究了热力
σ = Eε − EαΔT
(1)
耦合作用下北山深部花岗岩的长期性能， 实验表明， 花岗岩的弹性模型随着温度的升高而逐渐降低；在 室温与 50 ℃时，温度对花岗岩的长期性能影响不 明显；当温度达到 90 ℃时影响较大，但这些实验 都是在恒定温度下完成的。可以说把流变力学的思 想用于研究岩石的变形特性对人们认识岩石的破坏 机制有很大的促进作用，但从理论上研究热力耦合 作用下岩石的流变行为还不够深入。基于此，本文 综合考虑热力耦合作用，在对流变元件做了相应的 假设基础上对深部岩石的流变模型的本构关系做了 新的探讨，并得出了一些有意义的结果。
摘要：高放废物深埋处置和深部采矿中，岩石在温度和应力长时间作用下表现出流变特性。对 3 种常用的流变元 件：弹性元件、黏性元件和塑性元件进行讨论，对其在温度和应力作用的变形特性做了相应的假设，然后基于西 原流变模型，得出热力耦合作用下西原模型的蠕变方程、卸载方程和松弛方程，当把温度影响因素去除，方程可 退化为只受到载荷作用下西原模型的本构方程。通过这些本构关系可大致预测特定温度变化条件下岩石的流变破 坏时间，并得出温度的变化会缩短岩石的流变破坏时间，温度变化率越大，岩石的破坏时间越短，分析认为其量 级是相当的，即温度升高变化率每增加一个数量级，破坏时间就缩短一个数量级。这对研究深部岩石流变变形特 性具有重要的指导意义。 关键词：岩石力学；热力耦合；流变；本构研究；西原模型 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)增 1–2610–07
2
热力耦合作用下的流变元件
人们在研究岩石的流变规律时通常采用实验法
σP = ⎨ ⎩σ s
塑性体的屈服极限。
(2)
式中：σ P 为塑性体的作用载荷，σ s 为某特定温度下 黏塑性元件是牛顿体，如图 3 所示。
或模型法来研究。但由于岩石的高度非均质性及其 种类繁多，通常的实验结果具有很大的离散性及局
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收稿日期：2007–03–07；修回日期：2007–05–09 基金项目：国家自然科学基金(50221402)；中国科学院岩土力学重点实验室资助课题(Z110606)；高等学校博士点学科点专项科研基金(20070290020)； 中国博士后科学基金(20070410577) 作者简介：左建平(1978–)，男，博士，1999 年毕业于长沙铁道学院机电工程学院机辆工程专业，现任讲师，主要从事岩石力学、损伤、断裂及数 值计算等方面的教学与研究工作。E-mail：zjp@
Abstract：In high-level radioactive waste deep geological disposal and deep mining，rock will exhibit rheological behavior under long-term thermo-mechanical coupling effects. In this paper， the rheological characteristics of three common components(elastic component，viscous component and plastic component) under thermo-mechanical coupling effects are discussed and the corresponding assumptions are made. Then，based on Nishihara model，the corresponding creep equation ， unload equation and relaxation equation of Nishihara model under thermomechanical coupling effects are derived respectively. When the temperature factor is ignored，these equations will degrade to the original Nishihara model equations. These constitutive relations can broadly forecast the rock rheological failure time under specific temperature conditions，and the temperature change of the rock will reduce the rheological failure time. Normally，the greater the rate of temperature change is，the shorter the failure time of rock is. The approximate analysis indicates that the variable magnitude is comparative， namely， the change rate of temperature increase of one order of magnitude，the rock ultimate failure time will be shorted with one order of magnitude. Key words：rock mechanics；thermo-mechanical coupling effects；rheology；constitutive equation；Nishihara model