岩石的应力和应变随时间而变化的现象。当温度、湿度等环境条件不变时,在恒定应力作用下,变形随时间逐渐增长的现象称为蠕变;当温度、湿度等环境条件不变,应变保持恒定时,岩石承受的应力随时间逐渐减少的现象称为应力松弛。 岩石流变性是岩石的固有性质,岩石流变力学已成为岩石力学的一个重要分支并引起岩土工程界的广泛重视,尤其是在岩石蠕变方面。 理论蠕变曲线可分3个区段,即应变随时间增长但速率递减的初期蠕变;应变随时间增长、速率为定值的等速蠕变;应变速率加速增长直至破坏的加速蠕变。当应力水平较低时,只产生第一区段或第二区段的蠕变,不发生第三区段的蠕变。 岩石流变的力学行为,用表述其应力—应变—时间关系的本构方程来描述。本构方程的建立可以通过经验公式、元件组合模型、积分形式模型来实现。 经验公式是对流变试验曲线进行拟合,求得被试验岩石的应力—应变—时间关系式,常用的有幂函数,对数函数和指数函数等类型。组合模型是按岩石的弹性、塑性和黏性等基本性质相应的弹性元件(胡克体)、塑性元件(圣维南体)和黏性元件(牛顿体)等基本元件,然后根据岩石流变试验曲线的特征,由不同元件组合成反映岩石流变属性的本构方程。对于更一般的情况,如施加应力不是常量时,用积分形式表示的本构方程则更合适。 岩石流变力学的试验研究,始于20世纪30年代。迄今为止,大量的研究仍然是岩块的实验室试验,主要为单轴压缩、三点弯曲、扭转、剪切和三轴条件下的蠕变试验等。近年来,中国针对高陡边坡、大跨度地下洞室的稳定性研究,开展了大量的现场岩体压缩试验、岩体及软弱结构面剪切蠕变试验和边坡、洞室岩体蠕变位移观测,为这些工程的长期稳定性研究提供了必要的资料。
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