岩石类材料与结构的宏观变形特征与内在成分和组构以及赋存环境有必然的联系,破坏失效是材料内部微裂纹萌生、生长和汇合并最终导致断裂破坏的结果,故细致地探究影响其力学性质的各种因素以及机理,建立具有物理意义的弹塑性损伤本构模型有其工程实用价值。蠕变是盐岩是最为典型的力学性质,与加载历史有一定的相关性,其机理需要进行多视角的实验和理论研究。为确保地下盐穴储气库腔体围岩在融腔建造以及运行过程中的复杂应力状态下的短期安全性与长期稳定性,本文从微观成分和细观结构、宏观试验现象到建立抽象的本构模型这三个层次系统地研究盐岩弹塑性损伤和蠕变力学行为。论文的主要工作和结论如下:　　(1)通过化学试验和电子显微镜,对比分析盐岩和泥岩的主要成分和结构特点。结合单、三轴压缩试验,研究围压环境下泥岩杂质含量对盐岩力学行为的影响。泥岩杂质含量越多,盐岩的单轴抗压强度越高。然而,在高围压下,泥岩杂质含量对盐岩变形特性影响不大。对比云应盐岩、金坛盐岩和云应泥岩的蠕变特性发现,盐晶粒越大,杂质含量越高,蠕变性能越弱。盐岩有致密的结构有利于储气库密闭性,可以将其看作连续介质。针对盐穴储气库的赋存温度和应力环境,分析了温度、围压和偏应力作用下深部盐岩的力学属性,研究了盐岩应力–应变曲线由应变软化性态向近似应变硬化性态转化以及破坏形式转化的条件。在温度作用下,盐岩变得更“软”,破坏特征从脆性向延性转化。在高围压下,盐岩变形很大,但依然能够承载较大的压力。由于围压抑制了微裂纹的扩展,盐岩的应力–应变曲线由应变软化性态向近似应变硬化性态过渡,破坏形式从脆性破坏向塑性流动转化。　　(2)进行多种围压下的循环加/卸载压缩试验,分析盐岩在循环加/卸载过程中的变形特征,研究盐岩力学属性随围压的变化情况,分析了弹塑性条件下卸载模量与损伤演化的关系。研究成果为弹塑性损伤本构模型的建立提供了必要的试验基础。盐岩具有显著的记忆效应,循环加/卸载过程的外包络线与单调加载的全程应力-应变曲线相吻合。盐岩的塑性特征明显,即使在较低应力下,也存在不可逆变形,且随着位移的增长,盐岩的塑性属性显现得越来越明显,不可逆应变占总应变的比例越来越大。应力松弛阶段的应力降可作为残余应力的度量,随着偏应力的增大,盐岩内部的残余应力越来越大。围压对卸载模量有显著的影响:低围压下,随着偏应力的增大,卸载模量先增大后减小;在高围压下,卸载模量从一开始就减小,并随着偏应力的增大减幅越来越小,最后趋于常数。采用谢和平提出的考虑不可逆塑性变形影响的弹塑性材料的损伤定义,较好地模拟了各种围压下损伤的演化过程。　　(3)在不可逆热力学和内变量理论的框架下,建立了盐岩的弹塑性损伤本构模型和损伤演化方程。根据Helmholtz自由能构造材料的本构关系,并得到损伤能量释放率。在有效应力空间建立起屈服面函数、非关联的塑性势函数和硬化变量演化方程。讨论了盐岩损伤发生的条件,利用能量释放率建立起损伤判据和损伤演化方程。基于应变能等效假设建立起损伤构形和有效构形之间的联系,通过有效应力把损伤变量引入到有效构形本构模型中,最终得到弹塑性和损伤耦合的本构模型。采用谱分析回映算法,通过弹性预测、塑性修正和损伤修正三个步骤完成应力更新。用算法一致性切线模量代替连续一致切线模量,保证了收敛性。通过试验,确定了模型的参数,并验证了模型的有效性。　　(4)开展轴压恒定的分级加/卸围压和恒定围压下的分级加/卸载蠕变试验,对比分析三种复杂应力路径下盐岩的蠕变力学行为和区别。着重分析了围压、偏应力和加载历史对于盐岩蠕变变形的影响以及影响的机理,展开了内应力存在性的讨论。研究成果为蠕变模型的建立提供了试验基础。在有围压存在的蠕变试验中,试验仅有初始蠕变和稳态蠕变两个阶段,难以进入加速蠕变阶段。初始蠕变阶段与应力加载历史是相关的:在恒定轴压而卸围压后,试验立即进入初始蠕变阶段;在轴压不变,增大围压时,试验没有初始蠕变而直接进入新的稳态蠕变阶段;围压恒定,分级加、卸轴压的试验中,同一应力状态,因为加载历史不同,蠕变试验曲线差异很大。在卸载后,试样总是要经过一段时间的内部调整,然后才能进入下一级稳态蠕变阶段,且应力降幅越大,调整所需的时间越长。盐岩有退化记忆的特点,稳态蠕变率只是应力(和温度)的函数,与应力历史无关。然而,加载历史会影响进入稳态蠕变阶段的时间,这个时间受应力加载历史中形成的“内应力”的影响。偏应力降幅越大,越难以进入新的稳态蠕变阶段。　　(5)将盐岩看作一种化学结晶的地质材料,通过对晶体材料的内部缺陷和盐岩蠕变变形机制的分析,建立起基于蠕变应变硬化理论的盐岩蠕变模型。盐岩蠕变变形是硬化效应和回复效应共同作用的结果,蠕变变形是由有效应力驱动的,有效应力等于总的偏应力与内应力之差。应变硬化和回复效应等内部变形机制的相互作用导致内应力在初始蠕变阶段逐渐增大,在稳态蠕变阶段趋于稳定。设计试验,论证了内应力的存在性,并进行了定量化的测量。基于内变量理论的蠕变模型能够描述盐岩的初始蠕变和稳态蠕变过程,该模型的参数较少,便于确定,且具有一定的物理意义,与盐岩多级加载蠕变试验数据的拟合效果较好。