王 磊，王远鹏，秦 越，苏宏明

(西安科技大学 建筑与土木工程学院，西安 710054)

1 研究背景

西部矿区侏罗系煤层上覆巨厚白垩系基岩(200～400 m，主要由泥岩、砂岩和泥砂互层构成)，具有弱胶结、低强度、易水解等特性[1]，在多应力场耦合作用下内部随机分布多尺度损伤缺陷，包括节理、裂隙等宏观缺陷和孔隙、裂纹等细观缺陷，属于复合损伤材料[2-3]。为达到止水、提高软弱围岩强度的目的，矿井建设常采用冻结法施工，冻结壁在井筒掘砌中会承受爆破、机械凿岩等动载作用，引起富水冻结砂岩初始宏细观缺陷与新生裂隙不断耦合累积直至岩石失效破坏，造成立井渗水、涌水等事故频发[4]。因此，研究白垩系富水冻结砂岩动态压缩破坏机理对西部地区矿井建设及寒区支护工程优化具有重要意义。

外载作用下，相对于岩石整体损伤的动态演变，其内部按尺度划分的宏细观损伤是相互联结的统一体，在多应力场环境中必然存在耦合现象。现有研究成果忽略两者的内在联系或将其分割开单独分析，无法知悉岩石宏细观损伤的耦合演变机制。赵光明等[5]基于软岩的应变硬化与塑形流动特性，以损伤体取代 ZWT 模型中弹簧元件。袁璞等[6]考虑干湿循环和动载耦合作用对砂岩的劣化，得到相应损伤演化方程。Wang等[7]改进现有黏弹性本构模型，考虑材料的应变率效应和温度效应。上述本构模型均未考虑岩石的初始损伤，仅研究冲击过程产生的损伤。张力民等[8]考虑节理岩体的宏细观缺陷，基于TCK模型和复合损伤变量建立岩石动态损伤本构模型，对单轴压缩下节理岩体力学特性变化规律进行描述。……