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第四章3岩石的蠕变VIP免费

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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 ...

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