第四章3岩石的蠕变VIP专享VIP免费

εσ 五、岩石的蠕变 1、 蠕变特征 ① 岩石蠕变的概念 在应力 不变的情况下，岩石变形随时间 t 而增长的现象。 即 dtd 随时间而变化。 ②岩石蠕变类型 有两种类型： 稳定型蠕变 非稳定型蠕变 a、 稳定型蠕变：在恒定应力作用下，变形速率随时间递减，最终趋于零，即0dtd，变形区域稳定。 一般在较小应力下或硬岩中。 b、 非稳定型蠕变：岩石在恒定应力作用下，岩石变形随时间不断增长，直至破坏。 一般为软弱岩石或应力较大。 εⅠⅡⅠt③蠕变曲线变化特征 岩石的蠕变曲线可分为三个阶段： Ⅰ阶段：初期蠕变。 应变－时间曲线向下弯曲，应变速率dtd 由大变小。属弹性变形。 Ⅱ阶段：等速蠕变。 应变－时间曲线近似直线，应变随时间呈近于等速增长。出现塑性。 tεABCPQRεeTUVⅠⅢⅡ0Ⅲ阶段：加速蠕变。 应变－时间曲线向上弯曲，其应变速率加快直至破坏。 应指出，并非所有的蠕变都能出现等速蠕变阶段，只有蠕变过程中结构的软化和硬化达到动平衡，蠕变速率才能保持不变。 在Ⅰ阶段，如果应力骤降到零，则 －t 曲线具有PQR 形式，曲线从 P点骤变到Q 点，PQ＝e 为瞬时弹性变形，而后随时间慢慢退到应变为零，这时无永久变形，材料仍保持弹性。 在Ⅱ阶段，如果把应力骤降到零，则会出现永久变形，其中TU＝e 。 ④不同应力下的蠕变 岩石蠕变速率与应力大小有直接关系。低应力时，应变速度变化缓慢，逐渐趋于稳定。应力增大时，应变速率增大。高应力时，蠕变加速，直至破坏。应力越大，蠕变速率越大，反之愈小。 tεaa1015182025bbbbba－稳定蠕变(不破坏)b－非稳定蠕变(蠕变破坏)岩石长期强度：指 岩石由稳定蠕变转为非稳定蠕变时的应力分界值。即，岩石在长期荷载作用下经蠕变破坏的最小应力值( 或 ) 岩石极限长期强度：指长期荷载作用下岩石的强度。 2、 蠕变经验公式 由于岩石蠕变包括瞬时弹性变形、初始蠕变、等速蠕变和加速蠕变，则在荷载长期作用下，岩石蠕变的变形 可用经验公式表示为：  ＝e +)(t+tM +)(tT e －瞬时变形；)(t－初始蠕变；tM －等速蠕变；)(tT－加速蠕变。 对于前两个阶段，目前的经验公式主要有三种： ①幂函数 取ntAt)( 第一阶段：netA ； 第二阶段：)(11ttMtAne ，t＞1t A 、n 是试验常数，其值取决于应力水平、材料特性以及温度条件。 ②对数函数： tDtBtelo ...