工程科学学报.第42卷，第11期：1389-1399.2020年11月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.11:1389-1399,November 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.29.003;http://cje.ustb.edu.cn 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12)，任奋华1,2)区，蔡美峰12)，郭奇峰12)，乔趁，2 1)北京科技大学土木与资源工程学院，北京1000832)北京科技大学城市与地下空间工程北京市重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:renfenhua@126.com 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 分类号TG741.7 A review of the research on physical and mechanical properties and constitutive model of rock under THMC multi-field coupling YAN Bing-qian REN Fen-hua CAl Mei-feng2)GUO Qi-feng2),QIAO Chen2 1)School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:renfenhua @126.com ABSTRACT The study of multi-field coupling of rocks has been carried out for decades,including the effects of single physical field, two-field coupling,and three-field coupling of rocks.However,the occurrence environment of rock mass in deep mining of mineral resources and underground space development is very complex.Thermal-hydrological-mechanical-chemical (THMC)multi-field coupling effect will occur in rock mass under high temperature,high osmotic pressure,high stress,and complex hydrochemical environment.The multi-field coupling of rocks is not the simple superposition of multiple physical fields,but the mutual influence and action of each physical field.The research on fracture evolution,deformation mechanics mechanism,mechanical constitutive and coupling model construction was comprehensively analyzed.Based on the analysis of rock strength theory,the development of a rock multi-field coupling constitutive model and a rock creep constitutive model were obtained.There are some differences in the research focus of multi-field coupling of rocks for different industries.The multi-field coupling of rocks not only involves the development of 收稿日期：2019-07-29 基金项目：国家自然科学基金面上资助项目(51774022)：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804101)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) 苣，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，北京 100083    2) 北京科技大学城市与地下空间工程北京市重点实验室，北京 100083 苣通信作者，E-mail：renfenhua @126.com 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 分类号    TG741.7 A review of the research on physical and mechanical properties and constitutive model of rock under THMC multi-field coupling YAN Bing-qian1,2) ，REN Fen-hua1,2) 苣 ，CAI Mei-feng1,2) ，GUO Qi-feng1,2) ，QIAO Chen1,2) 1) School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: renfenhua @126.com ABSTRACT    The study of multi-field coupling of rocks has been carried out for decades, including the effects of single physical field, two-field coupling, and three-field coupling of rocks. However, the occurrence environment of rock mass in deep mining of mineral resources  and  underground  space  development  is  very  complex.  Thermal –hydrological –mechanical –chemical  (THMC)  multi-field coupling  effect  will  occur  in  rock  mass  under  high  temperature,  high  osmotic  pressure,  high  stress,  and  complex  hydrochemical environment. The multi-field coupling of rocks is not the simple superposition of multiple physical fields, but the mutual influence and action  of  each  physical  field.  The  research  on  fracture  evolution,  deformation  mechanics  mechanism,  mechanical  constitutive  and coupling model construction was comprehensively analyzed. Based on the analysis of rock strength theory, the development of a rock multi-field coupling constitutive model and a rock creep constitutive model were obtained. There are some differences in the research focus of multi-field coupling of rocks for different industries. The multi-field coupling of rocks not only involves the development of 收稿日期: 2019−07−29 基金项目: 国家自然科学基金面上资助项目（51774022）；国家重点研发计划资助项目（2017YFC0804101） 工程科学学报，第 42 卷，第 11 期：1389−1399，2020 年 11 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 11: 1389−1399, November 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.29.003; http://cje.ustb.edu.cn