岩石流变力学全套课件174p

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“Rheological Behavior of Rock Masses”的报告。
6. 孙 钧 《岩土材料流变及其工程应用》 建筑工业出 版社 1999
7. 范广勤 《岩土工程流变力学》 煤炭工业出版社 1993 8. 邓雨天 《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 2 3 4 5 6 7 绪论 岩石流变的力学特性 岩石流变本构理论 岩石流变问题解析 岩石流变室内试验 岩体蠕变现场试验与变形时效监测 岩石流变问题的工程应用
1 Hobbs
(t )

Ec
k log( t 1) g t
f
g、k、f ——均为试验常数。 2 Roberstson
(t ) 0 A ln t
A——蠕变系数。
n E A n 1 3 2G n 蠕变指数
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
长的情况下产生膨胀应变随时间增长。 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 以严格区分。
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
σ σ0
O
t
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 。
岩石流变力学
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3 岩石流变本构理论
3.1 经验模型
在试验或实测数据基础上回归得到。 3.1.1 幂函数型
6 5 4
y = 3x0.2
( t ) At
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 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。
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
1. 杨挺青 《粘弹性力学》 华中理工大学出版社
2. 刘 雄 《岩石流变学概论》 地质出版社 3. 孙 钧 侯学渊 《地下结构》 （下册） 科学出版社 4. 周维垣 《高等岩石力学》 水利水电出版社 5. 蔡美峰等 《岩石力学与工程》 科学出版社 2004
岩石流变力学
岩石流变力学
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1 绪论
1.1 概 念
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。 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。
3.1.3 指数函数型
( t ) A[1 exp( f (t ))]
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 。
2.1.1 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。
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
2 岩石流变的力学特性
2.1 岩石流变的基本性质
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。 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 。
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。
3.1.2 对数函数型
n
3 2 1 0 0 5 10 15 20 25
A、n ——均为试验常数。
(t ) e B log t Dt
1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
(t ) 0.5 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ8log (t 1) 0.0006t