Zur Erläuterung der nichtlinearen mechanischen Reaktion des umgebenden Gebirges und des Evolutionsmechanismus des Durchflusses während des Aushubs von unterirdischen Bauwerken wurde ein einheitliches elastoplastisches Schadens-Durchfluss-Kopplungsmodell mit Verfestigung-Weichung basierend auf der thermodynamischen Theorie innerer Variablen erstellt. Das Modell verwendet eine Logistikfunktion zur Rekonstruktion der Schadensentwicklungsgleichung, um das Entstehen, die beschleunigte Ausbreitung und den Sättigungsprozess des Schadens genauer zu beschreiben; es wird ein hyperbolisches Verfestigungsgesetz eingeführt, um die Ausdehnung der Fließfläche vor dem Peak und die Kontraktion nach dem Peak zu charakterisieren; zudem wird ein anisotropes Permeabilitätsmodell kombiniert, das sowohl die Porendruck-Verdichtung als auch die durch Spaltbildung induzierte Permeabilitätssteigerung widerspiegelt. Basierend auf diesem Modell wurde eine Sekundärentwicklung der FLAC3D-Plattform durchgeführt, und dessen Zuverlässigkeit anhand von Labordaten zu Spannung-Dehnung und Permeabilität verifiziert. Darauf aufbauend wurde in Kombination mit einem Fallbeispiel eines unterirdischen Vortriebs die Reaktion des Gebirges auf die Entlastung durch den Aushub systematisch analysiert; es wurde ein Deformationsmuster mit bogenförmiger Setzung und konvergierender horizontaler Verschiebung aufgedeckt; die dreidimensionalen räumlichen Rekonstruktionsmerkmale der Permeabilität wurden dargestellt, wobei in der Nähe der Abbaubereiche eine signifikante Anisotropiezunahme auftritt, während in anderen Bereichen die Kompression überwiegt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Modell das mechanische Verhalten des Gesteins vom elastischen Verformen über Verfestigung und Verstärkung bis hin zu Weichung und Bruch sowie dessen Kopplung mit dem Durchfluss relativ genau simulieren kann.

elastoplastischer Schaden; Verfestigung-Weichungs-Fließen; Kopplung des Durchflusses; numerisches Modell