盐矿资源开采形成的大量空置盐穴是环境保护和地表安全的重大隐患之一。综合治理,变废为用,不仅可以实现安全风险的有效控制,还可以创造经济效益,实现和危险治理的有机结合。岩盐作为一种自然介质,有较低的渗透性,较好的流变性和一定的裂缝自愈合能力,可以为一些液态、气态烃以及相关产品(如石油,天然气,压缩空气和一些工业废料等)提供非常安全稳定的地下存储场所。使用盐穴作为地下天然气储库,压缩空气能储库,可以实现资源的合理配置和能源的均衡有序供应。在盐穴储存这些气体介质时,存在一个科学问题(不连续变化的周期性荷载):例如压气蓄能电站需要在需求高峰时放气发电,低谷时蓄气储能,平衡期时保压,因而气压会随市场能源需求呈现不连续性的周期性变化。储气库在不连续循环气压作用下,容易造成疲劳损伤,体积容量会因此而不断收缩变形。随着疲劳损伤的累积演化,储气库围岩的力学参数会不断劣化,承载能力下降。如果不引起关注,将最终导致围岩失稳,气体泄漏等事故。本论文结合盐床赋存特点(包括埋深、厚度、夹层产状等)和目前盐穴储库的实际运行参数特征,围绕岩盐塑性变形,扩容,损伤与应力环境之间的相互关系,开展常规单轴、三轴以及疲劳等力学试验,研究岩盐在非连续周期荷载作用下的力学响应,并建立新型的适合岩盐本身特征的本构模型,并为数值试验提供基础参数依据。本论文的研究内容包括以下几个方面:(1)开展岩盐的单轴和三轴试验,为周期荷载试验提供基础数据参考,分析岩盐在持续加载条件下的塑性行为和损伤演化特征,分析岩盐的扩容特征,建立能够描述岩盐行为,尤其特有的持续的长时间应变硬化的基础本构模型。(2)岩盐的损伤程度受应力状态和加载历史的影响。开展不同荷载条件下的周期加卸载试验。在不同的应力幅度和应力水平下,岩盐的疲劳寿命和变形演化特征是岩盐疲劳特性的关键。温度和应变率等环境或工况条件的不同对储库也存在较大的影响。因此结合盐穴地质状况,研究应力,温度,应变率对岩盐疲劳特性的影响必不可少。(3)周期性的加卸载使岩盐具有不同于持续加载下的力学特性,如应变硬化自弱化,应变时效等特征。对基础本构模型的合理扩展能够使其更好地描述岩盐的力学特征,并能在数值计算中更好的跟踪岩盐力学行为的变化。基于实验(巴基斯坦盐)数据,建立适用岩盐的动态疲劳本构关系。(4)结合目前储气库气压运行状况,开展不连续周期(间隔疲劳)荷载作用下的岩盐疲劳特性试验,研究在不连续周期荷载下的棘轮效应及间隔时间与应力因素的耦合效应。分析不连续疲劳中岩盐的塑性行为和扩容特征。(5)基于材料学位错理论解释岩盐基本力学性质(岩盐的应变硬化现象,应变时效现象和非连续疲劳现象等)。通过引入动态强化参数,修正岩盐在循环加卸载过程中屈服边界不断变化的问题;从实验数据中,提炼动态强化参数在间隔时间影响下的周期性波动;建立在不连续周期性荷载作用下的岩盐非关联流动本构模型。