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第三章流变试验

§3.1流变试验方法

3.1.1流变试验的类型

3.1.2蠕变试验的类型

3.1.3蠕变试验的加载方式

3.1.4单试件法和多试件法

3.1.5荷载增量的取值和某级应力水平下蠕变试验结束的标准

3.2流变试验仪器

3.2.1蠕变试验中恒压的施加方式

3.2.2岩石流变仪

3.2.3岩石松弛仪

3.3流变试验数据的处理

3.3.1逐级增量加载蠕变试验数据的处理

3.3.2多级循环加卸载蠕变试验数据的处理

3.3.3弹簧式蠕变试验机试验数据的处理

3.3.4用蠕变试验数据确定岩石长期强度

3.3.5用伺服控制试验确定流变模型参数

3.3.6不同蠕变理论的试验检验

3.4岩石蠕变试验结果

3.4.1室内岩石蠕变试验结果

3.4.2现场岩石蠕变试验结果

3.4.3岩石长期强度

3.4.4岩石流变性质的影响因素

参考文献：

第三章流变试验

流变性质是岩石重要力学特性之一，很多的岩石工程问题都与岩石流变性有密

切关系，例如，地下洞室开挖、岩石地基和岩石边坡等，都可以观测到岩体变形

随时间不断增长的现象。工程的破坏往往是有时间过程的。实验是研究岩石力学

特性的主要手段，岩石流变特性研究的关键是流变本构方程的确定及其参数的确

定，流变试验则是确定流变本构方程及其参数的基础。

早在20世纪30年代，国外就有学者开始对灰岩、页岩等进行蠕变试验。近年

来，岩石单轴压缩、三轴压缩等受力条件下的流变特性，室内岩体结构面剪切，

现场岩体压缩、岩体及结构面剪切蠕变特性研究有许多进展。

最早的流变试验为Pfaff、Adams、Nicolson于1901年利用灰岩进行静水压作

用下的变形与破坏观测，其目的主要是从地质学角度探讨岩石的变形与流动性质。

其后，由于岩体工程的发展，特别是水利水电工程的失事；地质自然灾害，如地

震、山崩滑坡的预测预报；核能利用中的放射废料及其它有害的医疗或工业废弃

料的处理以及人类生活圈的保护，推动了岩石力学的发展，逐步认识到岩石长期

变形流动与时效强度的重要性，使岩石力学从一般强度与变形研究推进到流变学

的时效研究。

§3.1流变试验方法

3.1.1流变试验的类型

(1)蠕变试验

蠕变试验对材料施加一个恒定的应力状态，然后保持该应力状态不变，观测

应变状态随时间的变化过程。

岩石的蠕变曲线如图3－1所示，图中三条蠕变曲线是在不同应力下得到的，

σσσ

其中。蠕变试验表明，当岩石在某一较小的恒定荷载作用下，其变形

ABC

量虽然随时间的增长有所增加，但蠕变变形的速率则随时间的增长而减小，最后

变形趋于一个稳定的极限值，这种蠕变称为稳定蠕变。当荷载较大时，蠕变不能

趋于某一极限值，而是无限增长直到破坏，这种蠕变称为不稳定蠕变。

典型的蠕变曲线，根据应变速率不同，其蠕变过程可以分为三个阶段：

第一蠕变阶段：如曲线中ab段所示，蠕变速率随时间逐渐减缓，称为初始蠕

变阶段或者初始蠕变阶段。

第二蠕变阶段：如曲线中bc段所示，应变速率保持不变，故称为等速蠕变阶

段。

第三蠕变阶段：如曲线中cd段所示，应变速率迅速增加直到岩石破坏，故称

为加速蠕变阶段。

εσdσ

A

B

c

bσ

C

a

0t

图3－