序

众所周知,岩石(体)力学是一门富含理论内涵、实践性又很强的应用学科。岩体被广泛作为建筑物的地基以及边坡和围岩的介质,其自然属性及工程稳定性直接影响到建筑物运行与安全。随着国家西部大开发战略的实施,重大基础设施建设正以前所未有的速度展开。一批大型、巨型水电工程的建设,遇到了一系列复杂的岩石力学问题,其中高拱坝坝基岩体流变力学特性及其工程稳定性问题较为突出。虽然高拱坝要求建基于坚硬较完整岩体上,但坝基岩体往往存在一些地质缺陷,如断层、挤压错动带、软弱夹层、蚀变岩带等软弱岩带,以及坚硬、性脆、隐微裂隙发育的“硬、脆、碎”岩体,对坝基岩体稳定不利。同时,坝基岩体在开挖卸荷、大坝荷载及高渗透水压的长期作用下,将呈现出与时间有关的力学特性,主要表现为松弛、蠕变、弹性后效、时效强度和流变损伤断裂等,这些时效性的应力降低与变形,在很大程度上与坝基软弱岩带和“硬、脆、碎”岩体在开挖卸荷和长期荷载作用下产生应力松弛和流变变形密切相关。不连续性、非均质性和随时间的变化是工程岩体的基本特点,由此带来了岩体力学性质的复杂性、多变性和独特性,因而认识岩体力学性质最直接、最可靠的途径只能是对岩体(包括岩块和结构面)进行力学特性试验研究和变形监测,特别是与时间有关的岩体流变力学特性及其机理的研究。

《岩体流变力学特性与工程稳定性》一书以大岗山水电站工程为例,结合工程勘察、设计和施工实践,对高达210m的拱坝坝基岩体流变力学特性及其长期稳定性进行了系统深入的研究,首次揭示了复杂岩体流变的地质机理——受控于岩体的蚀变、结构和隐微裂隙的发育;首次采用预埋多点位移计的方法和声波长观对岩体开挖松弛变形进行了分别长达1.5年和4年的监测,证明开挖松弛变形不仅具有强烈的空间效应,还具有较为明显的时间效应,随坝体浇筑高度的增加,岩体声波逐步恢复增高,松弛岩体逐渐压密;首次开展了“硬、脆、碎”辉绿岩岩体和软弱岩带原位大尺寸(ϕ1000)单组长达100余天的压缩蠕变试验和原位大尺寸(500mm×500mm)单组近300天的剪切流变试验,以及室内不同加卸载应力路径“硬、脆、碎”岩石三轴压缩蠕变试验和累计近3年的现场原位岩体流变试验;深入研究了软弱岩带和“硬、脆、碎”岩体的压缩蠕变特征、剪切流变特性及其流变破坏规律,揭示“硬、脆、碎”辉绿岩不同围压和加卸载方式条件下的蠕变应力门槛值;通过流变理论研究,建立了软弱岩带的变参数流变损伤模型和“硬、脆、碎”岩体的非线性黏弹塑性流变模型,并反演获取了岩体流变力学参数,进而研究复杂条件与过程(如高应力、高渗透压、高应变速率、温度-水流-应力化学耦合)的岩体流变力学特性,建立了坝基岩体三维渗流应力耦合效应的流变力学模型,开发了相应的计算分析程序,开展了坝基及边坡施工开挖期和蓄水运行期长期稳定性的数值分析,为大岗山坝基针对性基础处理提供了依据。水库蓄水以来,大坝整体安全稳定,是我国西部复杂高坝坝基岩体流变力学特性研究成果应用于设计和施工的范例。

总之,该书建立了一套较为完整的、有较强的针对性和适用性的复杂岩体流变力学特性研究的理论和方法,并在工程实践中得到了成功的应用。该书在学术上有重要创新,在应用上有新的突破,具有重要的学术价值和显著的工程实际意义,是工程岩石(体)流变力学领域一部优秀的学术专著。相信该书的出版,对提高国内外在更大范围内对岩体流变力学特性的认识水平和工程岩体的稳定性评价将产生深远的影响,并将极大地丰富岩体流变力学特性研究的理论与实践,具有重大的理论意义。

为此,我欣然作序,向广大读者推荐。