随着岩体工程的快速发展建设,岩石的蠕变现象已引起越来越多的关注,岩石蠕变破坏也成为影响地下岩体工程安全稳定的重要因素之一。硬岩一般都有较强的脆性,其蠕变破坏通常也是在变形很小的情况下突然发生脆性破坏,一旦引发工程事故必然造成极大损失。本文针对硬岩的脆性蠕变破坏现象,分析蠕变曲线发现蠕变破坏全过程包括一般蠕变过程和脆性破坏阶段,可以用成熟的蠕变理论和脆塑性理论来分段描述蠕变破坏全过程,而两个过程之间需要蠕变破坏判断准则来衔接;这样就可以预测硬岩脆性蠕变破坏时间和破坏后的应力变形情况。然后通过总结梳理文献中几种硬岩的常规试验和蠕变试验结果,发现了两种试验结果中弹性模量、破坏应变等方面的联系,归纳出了以常规试验中极限应变作为蠕变破坏判断依据的假定,并用几组实验数据给予了证明;然后提出了描述硬岩脆性蠕变破坏全过程本构关系,并基于通用有限元软件开发了计算子程序,最后应用到大岗山隧洞开挖计算实例分析。本文主要包括以下内容及结论:(1)根据蠕变工程实际和试验成果,把蠕变破坏全过程概括为瞬时弹(塑)性阶段—粘弹塑性阶段—脆塑性破坏阶段—残余阶段等过程。因此描述蠕变破坏全过程需要把蠕变模型和弹塑性模型结合起来。(2)归纳总结了辉绿岩、细砂岩和红砂岩等岩石的常规试验和蠕变试验,并对比分析了两种试验的应力应变曲线。发现同常规试验脆性破坏一样,蠕变试验破坏后承载力会迅速下降到残余强度;分级加载蠕变过程中弹性模量与同等应力状态常规试验弹性模量基本一致,但不同围压不同轴压下有所变化;几种岩石不同围压下蠕变破坏时的轴向应变与对应的常规试验极限应变在数值上接近,一般前者较后者小(除辉绿岩15MPa围压下)。(3)认为蠕变变形能够使岩石强度降低,二者存在一定对应关系。当蠕变过程中强度降低到当前应力水平,蠕变就进入破坏阶段。根据试验数据建立了蠕变破坏判断准则:当蠕变总应变达到同样围压下常规试验破坏极限应变时,蠕变过程结束进入脆性破坏阶段。最后给出了蠕变破坏全过程模型的一维本构关系和三维本构关系。全过程模型既能描述脆性岩石蠕变破坏,也包含了瞬时弹脆塑性模型。(4)将蠕变破坏全过程模型转化成有限元增量格式,基于有限元计算软件Abaqus开发了相应的材料子程序,在圆柱试件上对子程序进行了计算功能验证,在弹脆塑性计算和蠕变破坏计算上都得到了理想的结果。(5)将本文提出的岩石脆性蠕变破坏全过程模型应用到大岗山尾水隧洞开挖稳定计算实例中,与单纯弹脆塑性和弹-粘弹塑性计算结果进行对比分析,得到以下结论:单纯弹脆塑性模型与全过程模型相比,不能考虑流变对围岩应力应变和破坏区的影响,前者计算得到的围岩破坏区域比后者小;弹-粘弹塑性模型与全过程相比,不能描述围岩局部破坏后承载能力会降低至残余强度,不能描述围岩破坏区域,也不能预测局部围岩流变破坏的时间;因此全过程模型在工程应用中具有一定的合理性和优越性。