岩石流变力学(总)

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1、岩石流变力学1绪论2岩石流变的力学特性3岩石流变本构理论4岩石流变问题解析5岩石流变室内试验6岩体蠕变现场试验与变形时效监测7岩石流变问题的工程应用1绪论导致岩石发生流变的原因是因为在长期环境力场作用下岩石矿物组构（骨架）随时间不断调整。岩石流变力学主要探讨岩石在一定的环境力场作用下与时间有关的变形、应力和破坏的规律性。主要了解岩石的蠕变规律、松弛规律和长期强度。1.1概念1.2发展过程1835年，Weber研究抽丝时发现弹性后效。1865年，Kelvin发现金属锌具有粘性性质。1869年，Maxwell发现材料既可以是弹性的，又可以是粘性的。1874年，Boltzmann发展

2、了线性粘弹性理论。1922年Bingham出版他的名著《流动和塑性》和1929年美国创建流变协会，标志着流变学成为一门独立的学科。20世纪50～60年代，形象化流变模型得到较大发展岩石流变力学的创立是由材料流变学发展而来的，是材料流变学的一个重要分支。1966年，在Lisbon召开的首届国际岩石力学会议上，有学者提出更适合岩土的流变本构。1979年，在第四届国际岩石力学会议上，Langer教授作了题为“RheologicalBehaviorofRockMasses”的报告。陈宗基教授在20世纪50年代即将流变学用于土力学中，50年代末60年代初用于岩石力学和裂隙岩体。孙钧教授在

3、流固藕合流变、三维流变、非线性流变、蠕变损伤与断裂，以及流变参数与模型辨识和岩土流变细观力学实验研究等复杂科学问题均有相当的开拓和进取。陶振宇、刘雄、薛林等学者均在岩石流变方面做出了贡献。1.3应用领域水电大坝、各类交通隧道、矿山软岩巷道、高层建筑地基、各类边坡等。1.4主要参考书目杨挺青《粘弹性力学》华中理工大学出版社刘雄《岩石流变学概论》地质出版社孙钧侯学渊《地下结构》（下册）科学出版社周维垣《高等岩石力学》水利水电出版社蔡美峰等《岩石力学与工程》科学出版社2004孙钧《岩土材料流变及其工程应用》建筑工业出版社1999范广勤《岩土工程流变力学》煤炭工业出版社1993邓雨天《

4、岩石力学的弹塑粘性理论基础》煤炭工业出版社1988岩石流变力学1绪论2岩石流变的力学特性3岩石流变本构理论4岩石流变问题解析5岩石流变室内试验6岩体蠕变现场试验与变形时效监测7岩石流变问题的工程应用粘性——流体流动过程中抵抗流动的性质一般用粘性系数表示。2岩石流变的力学特性2.1岩石流变的基本性质蠕变——在恒定应力或恒定应力差的作用下，变形随时间而增长的现象。应力松弛——当应变保持恒定时，应力随着时间的延长而降低的现象。弹性后效——加载或卸载时，弹性变形滞后于应力的现象。长期强度——岩石在长期应力场或位移场作用下能保持稳定的最大应力。流动——随时间延续而发生的塑性变形。2.1.

5、1岩石蠕变规律Ⅰ——过度蠕变（减速蠕变），Ⅱ——等速蠕变，Ⅲ——加速蠕变。1稳定蠕变随着时间的延长，岩石的变形趋近一稳定的极限值而不再增长。包括过渡蠕变、等速蠕变两个阶段。2非稳定蠕变随着时间的延长，岩石的变形不断增长直至破坏。包括过渡蠕变、等速蠕变、加速蠕变三个阶段。2.1.2岩石松弛规律完全松弛不完全松弛2.2节理岩体的流变节理岩体的蠕变主要表现在沿节理面的剪切蠕变。尤其节理面有软弱充填物，或受较高剪切应力作用时，节理剪切蠕变相对于时间和应力的非线性特性明显，蠕变变形较大，呈现强烈的流动特征，长期强度较低。2.3岩体损伤、断裂的时效特性节理岩体的破坏都具有显著的时效特征。岩

6、体由局部破坏到总体失稳是损伤累积和断裂发展的过程。损伤累积是随时间增长逐渐产生的。2.4岩石流变的温度效应一般地说，当岩石所受荷载恒定时，在蠕变时间相同的条件下，随着温度的增长蠕变变形也增大。而对不同的岩石，温度对流变的影响程度差别也很大。2.5岩石的膨胀和流变在应力作用下，岩石的蠕变与膨胀有一定的相似性，膨胀应变与时间的关系曲线与蠕变曲线也比较相似。但蠕变是在应力保持恒定时应变随时间的增长，而膨胀是在应力随时间增含有高岭石、蒙脱石和伊利石的岩石的吸水膨胀变形随时间的增长则与蠕变在机理上是完全不相同。在实际岩石工程中岩体的膨胀变形与流变（蠕变）变形或膨胀压力与流变压力往往难以严

7、格区分。长的情况下产生膨胀应变随时间增长。岩石流变力学1绪论2岩石流变的力学特性3岩石流变本构理论4岩石流变问题解析5岩石流变室内试验6岩体蠕变现场试验与变形时效监测7岩石流变问题的工程应用3岩石流变本构理论3.1经验模型3.1.1幂函数型A、n——均为试验常数。3.1.2对数函数型在试验或实测数据基础上回归得到。1Hobbsg、k、f——均为试验常数。2RoberstsonA——蠕变系数。3.1.3指数函数型A——试验常数,f(t)——时间函数。1Evans2Hardy3.2组合模型3.2