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地应力信息的准确测量具有重要意义。变形率变化法(DRA法)是基于变形记忆效应的一种室内地应力测量方法,具有成本低、耗时少、不受岩石参数各向异性影响等优势。国外大量地应力测量实践证实,DRA法测量结果与传统方法测量结果一致。但是,基于变形记忆效应的DRA法实践时间较短,缺少对其形成机理的系统研究,严重阻碍对变形记忆效应的正确认识和采用DRA法进行地应力测量的完善。本文提出岩石内部微裂纹及颗粒接触面的粘弹性摩擦滑动为形成变形记忆效应一种机理,并结合物理实验、理论模型、数值分析等进行系统研究,主要内容如下:(1)针对变形记忆效应及DRA法的研究在中国大陆的空白,对变形记忆效应中的各种概念、物理特征进行总结,详细介绍DRA法的应用步骤、DRA折点识别方法、应力计算等。其中DRA法关键技术包含笔者在地应力测量实践中得到的经验性成果。(2)选用FujiRock、砂岩和火山沉积岩三种材料进行变形记忆效应的物理试验。前两种材料用于人工记忆效应实验、火山沉积岩用于地应力记忆效应实验。实验得出低于材料单轴抗压强度的10%和15%的应力区域,仍然存在DRA法可测的变形记忆效应;给出轴向、侧向DRA曲线的特征。为机理的提出、理论模型的建立提供基础。(3)提出岩石内部微裂纹和颗粒体接触面的粘弹性摩擦滑动为形成变形记忆效应的机理。采用弹性元件、圣维南体、粘性元件建立一维理论模型。引入了无量纲分析法对基本单元进行分析。构建多接触滑动面理论模型用于模拟含有大量微裂纹及颗粒体接触面的岩石试样。通过分析对岩石类型、DRA法准确度、加载保持时间、加载重复次数、放置时间、失忆性、“饱和应变状态”、人工记忆效应、地应力记忆效应、长期记忆、短期记忆等问题给予解答。得到物理实验的支持,机理与模型由此得到证明。给出诸多利于完善DRA法进行地应力测量的结论。(4)建立轴对称模型,设计三种加载方案对单轴压缩下基本单元、多接触面模型进行分析,结论得到物理实验的支持。同时得到侧向DRA曲线特征、变化规律等,得到物理实验支持。针对含有围压记忆信息的测量问题,设计两种加载方案:单轴DRA法、含有围压的DRA法,共计132组数值试验进行了解答:含有围压的DRA法测得的应力值为记忆信息中轴压、围压和测量加载中的围压的线性组合值,参数依赖于岩石类型。据此提出了运用单轴DRA法测量伪三轴应力状态下记忆信息(如地应力)的新方法。