隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟建設的持續快速發(fā)展以及西部大開(kāi)發(fā)戰略的實(shí)施，一大批大型巖體工程正在或即將營(yíng)建。在交通工程領(lǐng)域，長(cháng)度達數公里乃至數十公里的公路和鐵路隧道因地勢險要和部位關(guān)鍵，成為交通、鐵路等生命線(xiàn)工程的主體結構與咽喉(如川藏鐵路)。近一個(gè)世紀以來(lái)，世界范圍內發(fā)生的一系列大地震使眾多的巖體工程遭受震害，強地震動(dòng)的影響乃至誘發(fā)的破壞已成為不可避免的工程建設難題，開(kāi)展地震動(dòng)態(tài)響應規律研究是重大工程建設的迫切需求，巖石材料的動(dòng)態(tài)本構關(guān)系是數值分析方法準確模擬地震動(dòng)下巖體工程響應的基礎和關(guān)鍵。

　　對此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土工程抗震安全組盛謙、周永強和付曉東等研究人員針對地震作用下巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)和動(dòng)態(tài)本構模型開(kāi)展了系統的研究。首先，基于地震作用的特點(diǎn)，將地震荷載等效成中低應變率的動(dòng)態(tài)循環(huán)荷載，并系統研究總結該荷載作用下巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)；其次，基于熱力學(xué)理論，結合數據分析與損傷理論，首次詳細分析了巖石材料在動(dòng)態(tài)加載和動(dòng)態(tài)循環(huán)荷載下率效應與損傷效應的相互關(guān)系；然后，運用次加載面理論和修正CWFS、動(dòng)態(tài)增強因子模型，建立了地震作用下巖石動(dòng)態(tài)非線(xiàn)性本構模型，該模型有效表征巖石材料滯回圈、累積塑性應變、損傷效應、率效應以及損傷和率效應的耦合效應，實(shí)現了巖石動(dòng)態(tài)非線(xiàn)性本構的理論創(chuàng )新與發(fā)展；最后，在此基礎上，通過(guò)數值實(shí)驗，揭示了不同加載參數的分級和多級循環(huán)荷載、真三軸不同加載頻率循環(huán)荷載下巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)，有效地驗證了該本構模型的準確性及應用前景，并首次揭示了地震荷載和循環(huán)荷載下巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)差異，及不同地震荷載下巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)差異，突破了試驗機認識的局限，并提出了適用試驗機一種快速確定地震荷載等效形式的方法。

　　該成果得到973項目、國家重點(diǎn)基金、自然科學(xué)基金的大力支持，發(fā)表在Rock Mechanics and Rock Engineering、Soil Dynamics and Earthquake Engineering、Mechanics of Materials、Journal of Engineering Mechanics等巖土類(lèi)頂級期刊的SCI論文10篇、國內三大巖土等期刊的EI論文8篇，其中一篇入選ESI高被引和熱點(diǎn)論文。此外，授權發(fā)明專(zhuān)利3項。

　　論文鏈接：

　　https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-022-02947-z

　　https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-021-02756-w

　　https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-020-02128-w

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0267726119300818?via%3Dihub

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0267726119312953?via%3Dihub

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167663619309603?via%3Dihub

　　https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29EM.1943-7889.0002055

　　https://link.springer.com/article/10.1007/s40948-021-00287-w

圖1 地震作用下巖石材料的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)本構模型

圖2 地震類(lèi)等效荷載作用下巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特征

圖3 不同真實(shí)地震作用下巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)

圖4  ESI高被引和熱點(diǎn)論文