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近年来随着高边坡、大型地下工程等开挖修建,建设过程中的安全性及运营期的稳定性等工程问题逐渐显现,而工程的长期稳定性与岩石蠕变性能密切相关,大量工程实践表明,岩石蠕变是工程产生大变形乃至失稳的重要因素。鉴于此,结合团队国家自然科学基金面上项目“基于卸荷作用的深部围岩拉伸蠕变损伤演化机理及本构模型研究”(41302223),本文以重庆地区砂岩为研究对象,采用试验研究、理论分析、数据拟合等相结合的研究方法,对常规单轴及三轴压缩条件下砂岩的变形与破坏特征、不同加载和卸荷条件下砂岩的蠕变特性、非线性黏弹塑性蠕变模型及参数相关性等进行了研究。主要研究内容如下:(1)对砂岩的基本力学特性开展了不同围压作用下单轴和三轴强度试验研究。采用WDAJ-600岩石试验机进行了单轴压缩强度试验,采用RLW-2000三轴试验机进行了三轴压缩强度试验。分析了砂岩的强度、变形与破坏特征,探讨了基本力学特性,测得了其基本力学参数,为开展砂岩蠕变试验研究奠定了基础。(2)对砂岩的蠕变特性开展了分级加载与卸荷路径的蠕变试验研究。采用WDAJ-600岩石蠕变试验机进行了单轴压缩蠕变试验,采用ROCK 600-50岩石三轴测试系统进行了三轴条件下加载与卸荷路径的压缩蠕变试验。分析了在不同围压作用下和不同分级卸荷量条件下砂岩蠕变过程中的变形与破坏特性,为开展岩石的蠕变本构模型研究提供了试验基础。(3)基于蠕变试验结果,验证了Burgers模型能有效描述砂岩瞬时弹性变形、衰减蠕变与等速蠕变变形,能有效反映加载与卸荷条件下砂岩黏弹性蠕变特征;且运用BFGS算法拟合的结果表明串联Kelvin体对Burgers模型有修正与优化改进的调节作用。(4)根据加速蠕变曲线特征,采用黏滞系数随时间按幂函数衰减的黏性元件,并串联具有优化功能的Kelvin体,再整体与塑性体并联,得到能体现加载与卸荷条件下砂岩加速蠕变特征的改进黏塑性模型;将改进模型同Burgers模型串联,可组成新的黏弹塑性模型。新模型可有效体现加载与卸荷条件下砂岩衰减、稳定与加速蠕变。(5)基于试验数据,采用BFGS算法进行模型参数识别后得到了合理的结果;对比蠕变试验曲线与拟合曲线,模拟效果良好,验证了新黏弹塑性模型的适用性;并探讨了拟合参数在各试验条件的变化规律。