Para esclarecer la respuesta mecánica no lineal de la roca circundante y el mecanismo de evolución del flujo durante la excavación de obras subterráneas, se estableció un modelo numérico unificado acoplado de daño elasto-plástico con endurecimiento-ablandamiento y flujo basado en la teoría termodinámica de variables internas. El modelo emplea una función logística para reconstruir la ecuación de evolución del daño y describir con mayor precisión el inicio, la expansión acelerada y la saturación del daño; se introduce una ley de endurecimiento hiperbólica para caracterizar la expansión de la superficie de fluencia en la fase previa al pico y su contracción después del pico; además, se combina un modelo de permeabilidad anisotrópica que refleja simultáneamente el efecto de compactación de la presión de poros y la mejora de la permeabilidad inducida por la expansión de fisuras. Basado en este modelo, se desarrolló una extensión para la plataforma FLAC3D y se verificó su fiabilidad utilizando datos experimentales de esfuerzo-deformación y permeabilidad de laboratorio. Sobre esta base, en combinación con un caso de excavación subterránea, se analizó sistemáticamente la respuesta de la roca circundante provocada por la descarga de excavación; se reveló un modo de deformación con hundimiento arqueado y convergencia de desplazamientos horizontales; se aclararon las características tridimensionales de la reconstrucción espacial de la permeabilidad, donde en las zonas cercanas al área de excavación se observa un aumento significativo de la anisotropía, mientras que otras áreas están dominadas por la compresión. Los resultados muestran que el modelo puede simular con bastante precisión el comportamiento mecánico completo de la roca desde la deformación elástica, el endurecimiento y fortalecimiento hasta el ablandamiento y la falla, así como sus efectos acoplados con el flujo.

daño elasto-plástico; fluencia acoplada endurecimiento-ablandamiento; modelo numérico