我国的水利水电工程建设、油气地下储存、煤炭和矿山开采等均涉及一系列世界级的岩石工程,其特点是工程规模巨大,地质条件复杂,工程扰动强烈。天然岩体受剧烈工程扰动后将表现出与时间相关的应力和变形重分布过程,直接影响岩体工程结构的正常运行、长期稳定和安全。本文基于内变量热力学理论,采用动态演化观点研究扰动岩体结构非平衡演化规律和岩体工程结构长期稳定性问题,重点对流变模型和长期稳定性分析方法开展研究。主要工作与创新性成果如下:(1)开展有基础处理的高拱坝三维地质力学模型试验,分析拱坝-坝基结构变形、破坏和整体稳定性。将有处理和无处理的模型试验结果进行对比分析,从应力、变形、破坏模式和超载安全系数等方面对基础处理的加固效果进行综合评价分析。(2)基于内变量热力学理论建立流变模型,对黏弹性蠕变本构方程和黏塑性蠕变本构方程中内变量的物理意义进行了深入探讨,通过模型相似材料单轴蠕变加卸载试验结果验证流变模型的正确性和合理性。(3)推导应力松弛本构方程。从材料内部结构动态演化的观点出发,解释蠕变和应力松弛的等价性,并揭示控制蠕变和松弛的同一物理力学机制,即阐明了两者的内在一致性问题。(4)基于Lyapunov第二类稳定方法分析材料系统的热力学稳定性,对不同类型时效变形所对应的热力学过程的性质和规律进行总结;分析在恒定荷载和位移边界条件下的结构非平衡演化规律及长期稳定性,并给出定量的长期稳定性评价指标和明确的稳定性判据。(5)基于FLAC3D的二次开发程序接口,将提出的流变模型开发为数值计算程序CTV-E和CTV-P,并应用于深埋地下洞室和锦屏一级左岸坝肩高边坡流变计算。计算得到能量耗散率的结构域积分Ω及其时间导数Ω与时间t的关系曲线(Ω-t和Ω-t曲线),并用于分析岩体结构的非平衡演化规律和长期稳定性。计算同时揭示了岩体结构在长期变形过程中的薄弱环节。