第四章 3 岩石的蠕变资料
第四章3岩石的蠕
变
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五、岩石的蠕变
1、 蠕变特征 ①
岩石蠕变的概念
在应力σ不变的情况下，岩石变形随时间t 而增长的现象。
即
dt
d ε
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
最终趋于零，即
dε
=
dt
定。
一般在较小应力下或硬岩中。
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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。
③蠕变曲线变化特征
三个阶段：
Ⅰ阶段：初期蠕变。
d
曲，应变速率
dt
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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。
Ⅲ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。
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在Ⅰ阶段，如果应力骤降到零，则ε－t 曲线具有PQR 形式，曲线从P 点骤变到Q 点，PQ ＝e ε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 ε。
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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。
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(∞σ或∞τ) 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
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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ε可用经验公式表示为：
ε＝e ε+)(t ε+t M +)(t T ε
e ε－瞬时变形；)(t ε－初始蠕变；t M －等速蠕变；)(t T ε－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n t A t ?=)(ε
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第一阶段：n e t A ?+=εε；
第二阶段：)(11t t M t A n e -+?+=εε，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：
t D t B t e ?+?+=log εε
B 、D 是与应力有关的常数。 ③指数函数
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)](exp 1[t f A -=ε，或 )]ex p(1[n t C B A ?--=ε A 为试验常数，)(t f 是时间t 的函数
伊文思（Evans ）对花岗岩、砂岩和板岩的研究：
n t C t f ?-=1)(，
C 为试验常数，n=0.4;
而哈迪(Hardy)给出经验方程，
)]exp(1[Ct A --=ε， A 、C 为试验常数。
3、蠕变理论模型(理论公式)
（1）基本模型
由于岩石材料具有弹性、刚性、粘性和塑性，目前采用简单的机械模型来模拟材料的某种性状。将这些简单的机械模型进行不同的组合，就可以得到岩石的不同蠕变方程式，以模拟不同的岩石蠕变。
常用的简单模型有两种：
一种是弹性模型，
另一种是粘性模型。
①弹性模型
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这种模型可用刚度为G
或称粘性单元，这种模型完全服从牛顿粘性定律，其应力与应变速率成正比，可表示为：
η－粘滞系数(MPa或2
s
kg?)
/cm
这种模型称为牛顿物质，它可用充满粘性液体的圆筒形容器内的有孔活塞(称为缓冲壶)来表示。
③塑性
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τ＜yτ时无应变；τ≥yτ时，产生应变(塑性)。
④刚体
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（2）组合模型
由于大多数岩体都表现出瞬时变形(弹性变形)和随时间而增长的变形(粘性变形)，因此，可以说岩石是粘--弹性的。
将弹性模型和粘性模型用各种不同方式组合，就可以得到不同的蠕变模型。
串联：每个单元模型担负同一总荷载，其应变率之和等于总应变
率。
并联：每个单元模型担负的荷载之和等于总荷载，而他们的应变率是相等的。
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①马克斯韦尔(Maxwell)模型
这种模型用弹性模型和粘性模型串联而成。
其特征是：当应力骤然施加并保持为常数时，变形以常速率不断发展。这个模型用两个G和 描述，
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由于串联，有：b a τττ== （1-1）
且 b a γγγ
+= （1-2）
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则 b a b a dt
d dt d dt d γγγγγγ
+=+== （1-3） 粘性模型 a a γητ =， 弹性模型 b b
G γτ= （1-4）
所以由（1-3）
（1-5）
得微分方程：（1-6）
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对上式微分方程求解可得到应变—时间关系式。 方程的通解是：
???
?
???
?
?+=-t t
G
t G
dt e
G C e
0γτηη
（1-7） 讨论 a 、
对于单轴压缩，在t ＝0时，骤然施加轴向应力
1σ(const ==τσ1)
方程的解为：
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究 流变学作为力学的一个分支,主要研究材料在应力、应变、温度、辐射等条件下与时间因素有关的变形规律,所涉及的内容包括蠕变、应力松弛和弹性后效等。蠕变是影响岩体稳定性的一个重要因素。 软弱岩石在受到较低水平的应力作用时,就会产生明显的蠕变现象,如软岩巷道中的底鼓,即使是很坚硬的岩体,在高应力作用下同样会产生蠕变,从而影响到工程的功能和使用。因此,需要对岩石材料的蠕变行为进行深入研究,力求从本质上揭示其蠕变行为的特征。 本文通过实验研究和理论分析,得到了盐岩的基本力学参数,并研究了盐岩在不同应力条件下的力学特性和蠕变行为。以经典蠕变模型为基础,结合分数阶微积分理论,构建了一个新的蠕变模型,并利用盐岩、泥岩和煤岩的蠕变实验数据对其进行了验证。 (1)对盐岩材料进行了多组单轴和三轴压缩实验,并在每组实验中选取三个试样重复进行实验,以此来降低实验的随机性和试样个体的差异性。结果三个试样的测试结果比较接近,此批试样的个体差异性较小。 此外,常规压缩实验的结果还表明随着围压的增大,抗压强度和最大应变会随之增大。(2)在单轴蠕变实验中,选取了四个轴压水平来进行实验,分析了不同轴压对蠕变的影响。 当轴压水平越大时,加速蠕变阶段就会越早地出现,并且稳定蠕变应变率也会越大。与单轴蠕变相比,当材料受到一个较小的围压作用时,其蠕变行为也会发生巨大的变化,例如蠕变应变率大幅下降、蠕变时间大幅增长、加速蠕变阶段缺失等。
(3)通过分析不同应力条件下的蠕变应变率可以发现,稳定蠕变应变率与轴压大小呈线性关系,加速蠕变应变率与轴压大小也呈现出正相关性。此外,蠕变等时曲线表明随着时间的延长,轴压大小对蠕变的影响会越来越明显。 相反,围压会明显地降低蠕变应变率并抑制蠕变行为的发展。(4)结合分数阶微积分理论构建了一个新的非线性蠕变模型,并利用广义塑性力学理论和张量分析理论对新模型在三轴应力状态下的蠕变方程进行了推导。 以盐岩实验数据为基础,对蠕变模型的参数进行了辨识,并验证了模型的准确性。此外,利用泥岩和煤岩的蠕变实验数据对模型的适用性进行了验证,结果表明新模型可以应用于模拟多种岩石材料的蠕变全过程,具有较为广泛的适用性。
各种岩石图片及说明
泥岩（Mudstone） 一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎。 一种层理或页理不明显的粘土岩[1]。矿物成分复杂，主要由粘土矿物（如水云母、高岭石、蒙脱石等）组成，其次为碎屑矿物（石英、长石、云母等）、后生矿物（如绿帘石、绿泥石等）以及铁锰质和有机质。质地松软，固结程度较页岩弱，重结晶不明显。常见类型有：①钙质泥岩。含适量碳酸钙，常见于大陆红色岩系和海洋、潟湖相的沉积岩层。②铁质泥岩。含较多的铁矿物，如赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等，多见于红色岩层。③硅质泥岩。SiO2含量较高，不含或极少含铁质和碳酸盐质物，常与铁质岩、硅质岩、锰质岩相伴生。泥岩具吸水、粘结、耐火等性能，可用于制砖瓦、制陶等工业。 泥岩结构极细粒，肉眼无法辨认颗粒。其许多特征与页岩相同，可能含有化石，但层理不如页岩发育。
页岩（Shale） 由黏土物质硬化形成的微小颗粒易裂碎，很容易分裂成为明显的岩层。 粘土岩的一种。成分复杂，除粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等）外，还含有许多碎屑矿物（如石英、长石、云母等）和自生矿物（如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等）。具页状或薄片状层理。用硬物击打易裂成碎片。 是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。 常见类型有： ①黑色页岩。含较多的有机质与细分散状的硫化铁，有机质含量达3—10%，外观与碳质页岩相似，其别在于黑色页岩不染手。 ②碳质页岩。含有大量已碳化的有机质，常见于煤系地层的顶底板。 ③油页岩。含一定数量干酪根（>10%），黑棕色，浅黄褐色等，层理发育，燃烧有沥青味。 ④硅质页岩。含有较多的玉髓、蛋白石等，SiO2含量在85%以上。 ⑤铁质页岩。含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。 ⑥钙质页岩。含CaCO3，但不超过25%，否则过渡泥灰岩类。 此外，还有混入一定砂质成分者，称为砂质页岩。 页岩抵抗风化的能力弱，在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。 页岩不透水，在地下水分布中往往成为隔水层。 由页岩组成的河岸
岩石蠕变模型研究进展及若干问题探讨
0引言 岩石在长时间应力、温度和差应力作用下发生永久变形不断增长的现象，叫做岩石的蠕变。早在 1939年Griggs [1]在对砂岩、泥板岩和粉砂岩等进行 大量蠕变试验时就发现，当荷载达到破坏荷载的 12.5%~80%时就发生蠕变，它是岩石流变力学中最 主要的一种现象，也是岩土工程变形失稳的主要原因。1980年湖北省盐池磷矿由于岩石的蠕变，160m 高，体积约100万m 3的山体突然崩塌，4层楼被抛 掷对岸，造成了巨大的伤亡。在国外岩石蠕变研究中，Okubo [2]（1991）完成了大理岩、砂岩、花岗岩和灰岩等岩石的单轴压缩试验，获得了岩石加速蠕变阶段的应变-时间曲线，结果表明蠕变应变速率与时间成反比例关系。 E.Maranini [3]（1999）对石灰岩等进行了单轴和三轴压剪蠕变试验，研究表明，石灰岩的蠕变最主要的表现在是低围压情况下的扩张、裂隙，而在高围压状态下，岩石内部则发生孔隙塌陷，得出石灰岩的蠕变对岩石主要影响是其屈服应力的降低。Hayano K [4]（1999）等进行了沉积软岩的长期蠕变试验。K.Shina [5]（2005）对日本的6种岩石进行了各种条件下单轴和三轴压缩，拉伸试验，统计了各种蠕变影响参数，如蠕变应力对时间的依赖性参数δ，蠕变寿命相关系数α和β等，并对其强度和蠕变寿命做了分析。由此可见，研究和开展岩石蠕变特性的研 基金项目：安徽建筑工业学院2010年度大学生科技创新基金 (20101018)。 作者简介：马珂（1987—），男，安徽安庆人，硕士,主要从事岩石力学 方面研究。 收稿日期：2011-05-26责任编辑：樊小舟 岩石蠕变模型研究进展及若干问题探讨 马珂，宛新林，贾伟风，宛传虎 （安徽建筑工业学院土木工程学院，安徽合肥230022） 摘要：岩石蠕变是岩土工程变形失稳的主要原因之一。近年来蠕变研究正处于一个探索阶段，本文从四个方面综述了蠕变模型的研究进展。研究发现，在岩石蠕变的三个阶段中利用经典本构模型均很难描述加速蠕变阶段，研究者们通过新的元件或者改进的非线性黏弹塑性本构模型可以很好的模拟岩石蠕变实际曲线；基于损伤理论的岩石蠕变模型是近年来发展的主要方向，可以很好的解决岩石微观裂纹所带来的蠕变；随着岩石深部工程的发展，岩体受到周围实际环境下的影响是不可忽略的，从而研究含水量的变化与水力和其它应力耦合下的岩石蠕变也是今后的重点。最后指出，由于试验仪器的原因，高温高压和各向异性下的岩石蠕变模型研究进行的还不是很多，是今后岩石蠕变研究的难点。 关键词：岩石蠕变；本构模型；非线性黏弹塑性；损伤；各向异性：高温高压中图分类号：TU454 文献标识码：A Advances in Rock Creep Model Research and Discussion on Some Issues Ma Ke,Wan Xinlin,Jia Weifeng and Wan Chuanhu (Civil Engineering Department,Anhui University of Architecture,Hefei,Anhui 230022) Abstract:The rock creep is one of major causes in geotechnical engineering deformation and destabilization.The creep research is just in an exploring stage in recent years,the paper has summed up the progress of creep model research from 4aspects.The research has found,among three stages of rock creep,the accelerated creep stage is hard to describe through classic constitutive models,the researchers have found that through new elements or using modified nonlinear visco-elastoplastic constitutive models can modulate rock creep active curves commendably.Rock creep model based on damage theory is the major development direction in recent years;it can solve the rock creep issues brought by microfissures.Along with development of deep rock engineering,impacts from peripheral practical setting on rock mass should not be ignored,thus to study rock creep under coupled moisture content variation and hydraulic,as well as other stresses is also emphasized from now on.Finally,the paper has point out,in virtue of testing instrument,the studies on rock creep model under high temperature,high pressure and anisotropy are not many thus far,and thus the nodus in rock creep studies henceforth. Keywords:rock creep;constitutive model;nonlinear visco-elastoplastic;damage;anisotropy;high temperature and high pressure 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol．23No．10Oct ．2011 第23卷10期2011年10月 文章编号：1674－1803（2011）10－0043－05 doi ：10.3969/j.issn.1674-1803.2011.10.10
第四章3岩石的蠕变
五、岩石的蠕变 1、 蠕变特征 ① 岩石蠕变的概念 在应力σ不变的情况下，岩石变形随时间t 而增长的现象。 即 dt d ε 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 应力作用下， 随时间递减， dε 零，即0 = dt 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。
③蠕变曲线变化特征 三个阶段： Ⅰ阶段：初期蠕变。 d 曲，应变速率 dt 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。
Ⅲ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ε－t曲线具有PQR形式，曲线从P 点骤变到Q点，PQ＝ ε为瞬时弹性变形，而后随时间慢慢退到应变为 e 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＝ ε。 e
有直接关系。 变速度变化缓慢， 稳定。 率增大。 蠕变速率越大，反之愈小。
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(∞σ或∞τ) 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ε可用经验公式表示为： ε＝e ε+)(t ε+t M +)(t T ε e ε－瞬时变形；)(t ε－初始蠕变；t M －等速蠕变；)(t T ε－加速蠕变。
第四章 3 岩石的蠕变
1 / 46 ε σ 五、岩石的蠕变 1、 蠕变特征 ① 岩石蠕变的概念 在应力σ不变的情况下，岩石变形随时间t 而增长的现象。 即 dt d ε 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
2 / 46 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=dt d ε ，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。 ε Ⅰ Ⅱ Ⅰ t
一般为软弱岩石或应力较大。 ③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 dt d 由大变小。属弹性变形。 Ⅱ阶段：等速蠕变。 t ε A B C P Q R εe T U V Ⅰ Ⅲ Ⅱ 3 / 46
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。Ⅲ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ε－t曲线具有PQR形式，曲线从P点骤变到Q点，PQ＝ ε为瞬时弹性变形，而后随时间慢慢退到应变 e 为零，这时无永久变形，材料仍保持弹性。 4 / 46
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 t ε a a 10 15 18 20 25 b b b b b a－稳定蠕变(不破坏) b－非稳定蠕变(蠕变破坏) 5 / 46
各种岩石图片及说明
各种岩石图片及说明
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泥岩（Mudsｔone） 一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎。 一种层理或页理不明显的粘土岩[1]。矿物成分复杂，主要由粘土矿物(如水云母、高岭石、蒙脱石等)组成,其次为碎屑矿物（石英、长石、云母等）、后生矿物（如绿帘石、绿泥石等）以及铁锰质和有机质。质地松软，固结程度较页岩弱，重结晶不明显。常见类型有：①钙质泥岩。含适量碳酸钙,常见于大陆红色岩系和海洋、潟湖相的沉积岩层。②铁质泥岩。含较多的铁矿物,如赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等,多见于红色岩层。③硅质泥岩。SｉＯ2含量较高,不含或极少含铁质和碳酸盐质物,常与铁质岩、硅质岩、锰质岩相伴生。泥岩具吸水、粘结、耐火等性能,可用于制砖瓦、制陶等工业。 泥岩结构极细粒，肉眼无法辨认颗粒。其许多特征与页岩相同,可能含有化石,但层理不如页岩发育。
页岩(Sｈaｌe) 由黏土物质硬化形成的微小颗粒易裂碎，很容易分裂成为明显的岩层。 粘土岩的一种。成分复杂,除粘土矿物(如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等）外,还含有许多碎屑矿物（如石英、长石、云母等）和自生矿物（如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等)。具页状或薄片状层理。用硬物击打易裂成碎片。 是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。 常见类型有: ①黑色页岩。含较多的有机质与细分散状的硫化铁，有机质含量达３—10％，外观与碳质页岩相似,其别在于黑色页岩不染手。 ②碳质页岩。含有大量已碳化的有机质，常见于煤系地层的顶底板。 ③油页岩。含一定数量干酪根（>1０%)，黑棕色,浅黄褐色等，层理发育,燃烧有沥青味。 ④硅质页岩。含有较多的玉髓、蛋白石等，ＳiO2含量在８5%以上。 ⑤铁质页岩。含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。 ⑥钙质页岩。含CａCO３，但不超过25%，否则过渡泥灰岩类。 此外，还有混入一定砂质成分者,称为砂质页岩。 页岩抵抗风化的能力弱，在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。 页岩不透水,在地下水分布中往往成为隔水层。 由页岩组成的河岸
标准岩石图集、说明及排版 2
成分 辉长岩主要矿物成分为辉石(普通辉石、透辉石、紫苏辉石等)和富钙斜长石，两者含量近于相等。次要矿物为橄榄石、角闪石、黑云母、石英、正长石和铁的氧化物等。按浅色矿物斜长石和深色矿物辉石、橄榄石三者的相对百分含量，分为浅色辉长岩（色率10～35）、辉长岩（色率35～60）和深色辉长岩（色率65～90）。按次要矿物的种属可进一步命名为橄榄辉长岩、角闪辉长岩、正长石辉长岩、石英辉长岩和铁辉长岩（富含钛铁矿、磁铁矿）。辉长岩的化学成分与玄武岩类相同，但后者主要是玻璃质。辉长岩具辉长结构、次辉绿结构、反应边结构和出溶结构。辉长岩通常为块状构造，部分辉长岩具层状构造，反映了岩浆分离结晶过程中矿物成分或粒度的韵律性变化，层状辉长岩多见于层状基性杂岩及蛇绿岩套堆积杂岩中。 产生环境 辉长岩产于各种构造环境，常构成大小不等的岩盆、岩盖、岩床状侵入体，与成分相近的浅成辉绿岩岩墙、岩床紧密伴生。与辉长岩有关的主要矿产有铜、镍、钒、钛、铁等。辉长岩是良好的建筑材料。月球上的辉长岩贫碱，含富钙斜长石(An80～90)和含钛铁矿（约10～18%）以及少量外来矿物，如陨硫铁、金属铁等。因此，月球上的辉长石以贫SiO2,富CaO、TiO2、FeO为特征，在贫水及CO2的环境中形成,缺失热液蚀变。
角闪辉长岩
辉绿岩 辉绿岩（diabase）：辉绿岩(又名福建青、大湖青、青石），成分相当于辉长岩的浅成岩。显晶质,细-中粒，暗灰-灰黑色,常具辉绿结构或次辉绿结构。深灰、灰黑色。主要由辉石和基性长石（与辉长岩成分相当的浅成岩类）组成，含少量橄榄石、黑云母、石英、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿等。基性斜长石常蚀变为钠长石、黝帘石、绿帘石和高岭石；辉石常蚀变为绿泥石、角闪石和碳酸盐类矿物。因绿泥石的颜色而整体常呈灰绿色。辉绿岩跟辉长岩的成分差不多，但它形成得比较浅，不像辉长岩那样深，所以粒度较小，又不像玄武岩那样喷出地表而以玻璃质为主。按次要矿物的不同，可分为橄榄辉绿岩、石英辉绿岩，含沸石、正长石等的，称碱性辉绿岩等。 产状 一般认为，辉绿岩为深源玄武质岩浆向地壳浅部侵入结晶形成，常呈岩脉、岩墙、岩床或充填于玄武岩火山口中，呈岩株状产出。但辉绿岩也常常在造山带单独出现。 用途 辉绿岩是上等建筑材料，可做建筑石材或工艺石料，是铸石原料。质地均匀、无裂纹者可做石材原料，细粒者尤佳。如贵州的“罗甸绿”、浙江临海的“孔雀绿”、河南的“五龙青”、“菊花青”均属此类。
岩石力学(沈明荣)考试重点
一章： 1.叙述岩体力学的定义.：岩体力学主要是研究岩石和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。 2.何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？（1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？ （1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4. 岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。 二章：岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。影响岩石强度特性的主要因素有哪些？对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 什么是岩石的应力应变全过程曲线？所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 2.4简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积—峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。ABO2O1——峰点后，普通机释放的能量(贮存的能量)。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和E.hoek和E.T.brown提出的经验理论的优缺点？：莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是1不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2忽略了中间主应力对岩石强度的影响；格尔菲斯强度理论优点是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。E.hoek和E.T.brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？典型的岩石蠕变曲线分三个阶段第Ⅰ阶段：称为初始蠕变段或者叫瞬态蠕变阶段。在此阶段的应变一时间曲线向下弯曲；应变与时间大致呈对数关系，即ε∝㏒t。第Ⅱ阶段：称为等速蠕变段或稳定蠕变段。在此阶段内变形缓慢，应变与时间近于线性关系。第Ⅲ阶段：称为加速蠕变段非
岩石种类
岩石的种类 一火成岩-岩浆岩 来自地球内部的熔融物质，在不同地质条件下冷凝固结而成的岩石。当熔浆由火山通道喷溢出地表凝固形成的岩石，称喷出岩或称火山岩。常见的火山岩有玄武岩、安山岩和流纹岩等。当熔岩上升未达地表而在地壳一定深度凝结而形成的岩石称侵入岩，按侵入部位不同又分为深成岩和浅成岩。花岗岩、辉长岩、闪长岩是典型的深成岩。花岗斑岩、辉长玢岩和闪长玢岩是常见的浅成岩。根据化学组分又可将火成岩分为超基性岩（SiO2 ，小于45％）、基性岩（SiO2 ，45％～52％）、中性岩（SiO2 ，52％～65％）、酸性岩（SiO 2 ，大于65％）和碱性岩（含有特殊碱性矿物，SiO 2 ，52％～66％）。火成岩占地壳体积的64.7％。 常见的岩浆岩： 1．花岗岩是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母，颜色较浅，以灰白色和肉红色最为常见，具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高，是优质建筑材料。 2．橄榄岩侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石，深绿色或绿黑色，比重大，粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩，镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。
3．玄武岩一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主，黑色或灰黑色，具有气孔构造和杏仁状构造，玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。 二沉积岩 在地表常温、常压条件下，由风化物质、火山碎屑、有机物及少量宇宙物质经搬运、沉积和成岩作用形成的层状岩石。按成因可分为碎屑岩、粘土岩和化学岩(包括生物化学岩)。常见的沉积岩有砂岩、凝灰质砂岩、砾岩、粘土岩、页岩、石灰岩、白云岩、硅质岩、铁质岩、磷质岩等。沉积岩占地壳体积的7.9％，但在地壳表层分布则甚广，约占陆地面积的75％，而海底几乎全部为沉积物所覆盖。沉积岩有两个突出特征：一是具有层次，称为层理构造。层与层的界面叫层面，通常下面的岩层比上面的岩层年龄古老。二是许多沉积岩中有“石质化”的古代生物的遗体或生存、活动的痕迹---化石，它是判定地质年龄和研究古地理环境的珍贵资料。 常见的沉积岩： 1．砾岩一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石，多呈厚层块状，层理不明显，其中砾石的排列有一定的规律性。 2．砂岩颗粒直径为0．1～2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广，
各种岩石图片及说明
一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎。 一种层理或页理不明显的粘土岩[1]。矿物成分复杂，主要由粘土矿物（如水云母、高岭石、蒙脱石等）组成，其次为碎屑矿物（石英、长石、云母等）、后生矿物（如绿帘石、绿泥石等）以及铁锰质和有机质。质地松软，固结程度较页岩弱，重结晶不明显。常见类型有：①钙质泥岩。含适量碳酸钙，常见于大陆红色岩系和海洋、潟湖相的沉积岩层。②铁质泥岩。含较多的铁矿物，如赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等，多见于红色岩层。③硅质泥岩。SiO2含量较高，不含或极少含铁质和碳酸盐质物，常与铁质岩、硅质岩、锰质岩相伴生。泥岩具吸水、粘结、耐火等性能，可用于制砖瓦、制陶等工业。 泥岩结构极细粒，肉眼无法辨认颗粒。其许多特征与页岩相同，可能含有化石，但层理不如页岩发育。 页岩（Shale） 由黏土物质硬化形成的微小颗粒易裂碎，很容易分裂成为明显的岩层。 粘土岩的一种。成分复杂，除粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等）外，还含有许多碎屑矿物（如石英、长石、云母等）和自生矿物（如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等）。具页状或薄片状层理。用硬物击打易裂成碎片。 是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。 常见类型有： ①黑色页岩。含较多的有机质与细分散状的硫化铁，有机质含量达3—10%，外观与碳质页岩相似，其别在于黑色页岩不染手。 ②碳质页岩。含有大量已碳化的有机质，常见于煤系地层的顶底板。 ③油页岩。含一定数量干酪根（>10%），黑棕色，浅黄褐色等，层理发育，燃烧有沥青味。 ④硅质页岩。含有较多的玉髓、蛋白石等，SiO2含量在85%以上。 ⑤铁质页岩。含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。 ⑥钙质页岩。含CaCO3，但不超过25%，否则过渡泥灰岩类。 此外，还有混入一定砂质成分者，称为砂质页岩。 页岩抵抗风化的能力弱，在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。 页岩不透水，在地下水分布中往往成为隔水层。 由页岩组成的河岸 铁质页岩
第四章 3 岩石的蠕变
. . . .. .. 五、岩石的蠕变 1、 蠕变特征 ① 岩石蠕变的概念 在应力σ不变的情况下，岩石变形随时间t 而增长的现象。 即 dt d ε 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 应力作用下，随时间递减，零，即 0=dt d ε 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。
dt 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。.. ..
. . . .. .. Ⅲ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ε－t 曲线具有PQR 形式，曲线从P 点骤变到Q 点，PQ ＝e ε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 ε。
. . . .. .. 有直接关系。变速度变化缓慢，稳定。率增大。蠕变速率越大，反之愈小。
. . . .. .. 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(∞σ或∞τ) 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ε可用经验公式表示为： ε＝e ε+)(t ε+t M +)(t T ε e ε－瞬时变形；)(t ε－初始蠕变；t M －等速蠕变；)(t T ε－加速蠕变。
岩石学期末复习资料全
一、晶体光学部分 名词解释： 1、光率体:反映光被在晶体中传播时，光波的振动方向与相应的折射 率之间的关系的光学立体图形，我们称为光率体，也成为光性指示体。 2、多色性：光波在晶体中的振动方向不同而使矿物颜色发生变化的 现象称为多色性。 3、消光类型：根据矿片消光时，矿片的解理缝、双晶缝以及晶面迹 线等与十字丝之间的关系，可以吧消光类型分为平行消光，斜消光和对称消光。 4、光性方位：光率体主轴和晶体结晶轴之间的关系，称为光性方位。 5、消光位：矿片处于消光时的位置。 6、色散效应:同一晶体的光率体随入射光波波长不同而发生大小、形 状改变的想象，称为光率体色散。（两种折射率相差不大的无色矿物，在白光下观察，界线附近的贝克线发生变化，变成有色细线，折射率的一边呈橙黄色，较高的矿物一边呈浅蓝色。） 7、一轴晶：中级晶族晶体，只有一个光轴方向，叫做一轴晶。 8、贝克线：岩石薄片中，在两个折射率不同的矿物边缘，可以见到 一条比较明亮的细线，我们称为贝克线或者亮带。 9、二轴晶：低级晶族晶体有两个光轴方向，称为二轴晶。 10、干涉图：锥形偏光中不同方向的光波通过矿片之后，到达上偏光 所发生的消光与干涉效应的总和。
11、均质体：高级晶簇以及非晶质物质的光学性质各个方向都相同， 称为光性均质体，简称均质体。 12、干涉色：白光在正交偏光镜下的非均质体中传播时，发生干涉作用产生的混合色。 13、非均质体：中级晶族和低级晶族的矿物，其光学性质随方向而异， 称为光性非均质体，简称非均质体。 14、全消光：矿片处于消光位时，转动物台360度，矿片始终保持 黑暗的现象，叫做全消光。 二、简答题 1、一轴晶//OA的切面有多少个，该切面有何特点和用途？ 答：有无数多个这样的切面。特点：这样的切面是一个圆切面，其半径等于No。光波垂直这种切面入射时，不发生双折射，并且基本不改变光波的振动特点和振动方向，其相应的折射率值等于No，双折射也就等于零。（对于多色性公式、吸收性公式、双折射率及消光角等特征，需要在平行光轴或光轴面的切面上测定、对于光性正负的确定需要在除平行光轴或光轴面的切面外的各种切面上进行、对于2V大小的测定则需要在垂直光轴的切面上进行。） 2、二轴晶//AP的切面有多少个，该切面有何特点和用途？ 答：这样的切面有无数个。特点：这样的切面为椭圆切面，其半径等于Ng 和Np。光波垂直这样的切面入射时，要发生双折射，分解成两种偏光，这两
各种岩石资料与照片
闪长岩 闪长岩为中性深成岩的代表岩石，也是花岗石石材中主要岩石类型之一。其化学成分介于酸性、基性岩之间，SiO2 含量52%～65%，FeO、Fe2O3、MgO各约3%～5%，Al2O3约16%～17%，Na2O 3%，K2O 2%。矿物成分主要由中性斜长石和一种或数种暗色矿物组成。最常见的暗色矿物是角闪石，有时为辉石、黑云母。岩石中可含少量石英和钾长石，石英﹤20%，钾长石﹤10%。典型的闪长岩中浅色矿物含量65%～75%，暗色矿物20%～30%。结构多半为半自形粒状，斜长石晶形一般较好，呈板柱状，矿物颗粒均匀，多为块状构造。根据石英含量和暗色矿物种类，闪长岩（类）又可分为闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩。 闪长岩是一种颜色较深的岩石，多呈灰黑色，带深绿斑点的灰色或浅绿色，色率20%～35%。当暗色矿物因蚀变而绿泥石化，纤闪石化时，岩石显出不同程度的绿色色调，作为饰面石材更具美感。闪长岩的物理特征是：压缩强度130～200MPa（干）或100～160MPa（湿），抗弯强度为10～25MPa，体积密度2.85～3.00g/cm3,吸水率0.4%。 闪长岩类石材矿床多分布于地盾上，其它构造单元上亦可见到。闪长岩很少组成独立的岩体，往往与基性岩，酸性岩或碱性岩伴生，成为其他各类岩石的边缘部分。如果形成独立的岩体，也是一些小型的岩株、岩盖或不规则的侵入体。如山东的“泰安绿”，浙江临海的“大石青”花岗石即属此类，矿体为花岗闪长岩体，矿物成分有石英、黑云母、角闪石及长石等，不论是“泰安绿”或“大石青”都因有角闪石的存在，且有绿泥石化而且呈浅绿色、青绿色。
闪长岩往往具有独特的风格而被用作外墙饰面石材。但一般闪长岩抛光较为困难，多用以制作台阶及阳台地板。较著名的品种有山东“泰安绿”，吉林团山的闪长岩。 中粒至粗粒的一种侵入岩，一般由约2/3的斜长石和1/3的深色矿物(如普通角闪石或黑云母)组成。含富钠长石(奥长石或中长石)还是含富钙长石(拉长石或培长石)，是闪长岩和辉长岩之间的主要区别。与闪长岩相当的喷出岩(火山岩)是安山岩。闪长岩具有与花岗岩同样的构造特性，但由于闪长岩的颜色较深和供应有限，所以很少做装饰材料和建筑石料使用。闪长岩一种深灰色石料，在商业上当作「黑花岗岩」销售。有些闪长岩是真正的火成岩，是从熔融的物质(岩浆)结晶成的。另一些闪长岩则是岩浆与所包含的外来岩石碎块发生反应的产物。许多闪长岩是由某些较古老的岩石(如辉长岩)在固态下失去某些组成原子又得到另一些组成原子时，通过化学变化转变成的。闪长岩常呈小型岩体产出，如岩床、岩脉、岩株等，或者成为与辉长岩伴生的以及与花岗闪长岩和花岗岩的岩基伴生的更不规则的岩体。 花岗闪长岩 花岗闪长岩（Granodiorite）一种显晶质酸性深成岩。是花岗岩类岩石重要种属。 花岗闪长岩比花岗岩含较多的斜长石和暗色矿物（斜长石多于钾长石，而花岗岩反之），所以岩石的颜色比花岗岩稍深一些，呈灰绿色或暗灰色。斜长石占矿物总量的65-90%，一般为酸性和中性斜长石，常具明显的环带构造。石英含量比花岗岩少一些，一般在25%左右。深色矿物以角闪石较多，副矿物有榍石、磷灰石、磁铁矿、锆石、褐帘石、独居石等。常见半自形粒状结构，似斑状结构。 花岗闪长岩常与花岗岩伴生，见于花岗岩岩体中心或构成岩体的边缘相，也有的呈单独岩体产出，范围有时很大，构成岩基。如著名的北美内华达山脉岩基主要由花岗闪长岩组成。我国安徽休宁岩体、北京周口店岩体及江苏高资岩体也是单独由花岗闪长岩组成。 泥岩
各种常见岩石岩性描述
灰白色厚层细粒石英岩：风化面灰色，新鲜面灰白色，细粒粒状变晶结构，块状构造，厚层状构造。主要矿物成份：石英，无色透明，他形粒状，粒度＜1mm，含量95%左右；长石、绢云母约占5%。 灰褐色含绢云石英岩：风化面灰色，新鲜面灰褐色，细粒粒状变晶结构，块状构造。主要矿物成份：石英，无色透明，他形粒状，粒度＜1mm，含量80%左右；绢云母，鳞片状，片径0.5mm左右，含量15%左右；长石矿物约占5%。 灰色薄层绢云石英片岩：风化面灰黑色，新鲜面灰色，细粒鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要矿物成份由石英、绢云母、长石等组成。石英，他形粒状，粒径＜1mm，含量50%左右；绢云母，鳞片状，片径0.5mm左右，含量35%左右；长石，粒状，粒径1mm左右，含量＜10%；绿泥石、黑云母等矿物约占5%。 灰绿色绢云绿泥石英片岩：风化面灰黑色，新鲜面灰绿色，细粒鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要矿物成份由石英、绢云母、绿泥石、长石等组成。石英，他形粒状，粒径＜1mm，含量45%左右；绿泥石，细小鳞片状，片径0.5mm左右，含量25%左右；绢云母，鳞片状，片径0.5mm左右，含量20%左右；长石，粒状，粒径1mm左右，含量＜10%。 灰白色薄层二云石英片岩：风化面灰黑色，新鲜面灰白色，细粒鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要矿物成份由石英、白云母、黑云母、长石等组成。石英，他形粒状，粒径＜1mm，含量45%左右；白云母，片状，片径0.5mm左右，含量25%左右；黑云母，片状，片径0.5mm左右，含量20%左右；长石，粒状，粒径1mm左右，含量＜10%。 灰色十字石二云石英片岩：风化面灰黑色，新鲜面灰白色，细粒鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要矿物成份由石英、白云母、黑云母、长石等组成。石英，他形粒状，粒径＜1mm，含量45%左右；白云母，片状，片径＜1mm，含量25%左右；黑云母，片状，片径＜1mm，含量20%左右；长石，粒状，粒径1mm左右，含量5%左右。见有特征矿物十字石，多呈半自形短柱状，大小不等，多在5mm左右，含量约5%。 褐灰色白云母石英片岩：风化面灰黑色，新鲜面褐灰色，细粒鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要矿物成份由石英、白云母、长石等组成。石英，他形粒状，
岩土体的蠕变特性研究
岩土体的蠕变特性研究 通常滑坡的发展过程是一个蠕变的过程，变形随时间而不断增加；软弱夹层控制的滑坡变形则主要是随着软弱夹层的蠕变过程，强度随时间不断降低，最终软弱夹层蠕滑导致上部岩层发生滑动从而形成滑坡，所以对软弱夹层蠕变特性的研究非常重要。 标签滑坡；边坡；蠕变特性 1 概述 在实际工程中，岩土的蠕变特性是最受关注的。岩土体及软弱夹层的蠕变特性往往是引起边坡工程及滑坡工程破坏与失稳的主要原因。边坡及滑坡的蠕变是指组成边坡及滑坡的岩体和土体在自重应力以及水平应力为主的作用下，变形随时间而持续增加的性质。产生变形的原因是多方面的，地质作用、地下水流、温度变化、植被作用等都可以产生变形。但就岩土体本身而言导致边坡及滑坡变形与时间有关的变形主要是岩土体蠕变引起的，因此研究岩土体材料的蠕变特性尤其是软弱夹层的蠕变特性极其重要。 2 土体的蠕变特性 岩土体材料的蠕变包括岩石和土的蠕变，由于岩石材料和土体材料在结构特性、材料组成上有较大的差异，所以，岩石的蠕变特性和土体材料相比较，也有较大的区别。人们在实验室内对各种岩体进行了单轴压缩、弯曲、剪切及常规三轴等试验，也对岩体软弱面进行了剪切试验，通过对试验结果进行分析得出不同的受力条件，各类岩土体的蠕变特性不尽相同。 从图1以看出，蠕变过程分为两种情况，第一种情况在应力较低时蠕变过程可能以减速进行，称为衰减蠕变过程见图1（a）；第二种情况在应力较高时，蠕变过程可能加速进行，称为非衰减蠕变过程见图1（b）。在这两种情况下，变形等于受荷载后立即发生的瞬时变形ε0与随时间发展的变形ε（t）之和： 衰减蠕变的过程如图1(a)所示，变形ε(t)以减速发展，速度最后趋向于零，相应地，变形ε(t)趋向于与荷载值相关的某个极限值。 非衰减蠕变过程如图1（b）所示，蠕变曲线包括四个阶段：瞬时变形阶段；初始蠕变阶段；稳定蠕变阶段；加速蠕变阶段。非稳定蠕变阶段的蠕变变形量可以表示为： 其中（1）瞬时蠕变阶段如图1（b）OA段，该段是施加恒定荷载后短时间内产生的瞬时变形，即式（2.2）中的，其值为，为施加的恒定应力，G为岩土体的弹性模量。
蠕变
1 蠕变的概念 岩石的变形不仅表现出弹性和塑性，而且也具有流变性质，岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。 岩石的流变性是指岩石应力应变关系随时间而变化的性质。蠕变是当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象。 2 岩石的蠕变曲线 通常用蠕变曲线（ε-t 曲线）表示岩石的蠕变特性。 。 图中三条蠕变曲线是在不同应力下得到的，其中C B A σσσ>>。蠕变实验表明，当岩石在较小的恒定力作用下，变形随时间增加到一定程度后就趋于稳定，不再随时间增加而变化，应变保持为一个常数，这种蠕变称为稳定蠕变；当岩石承受的恒定荷载较大，当岩石应力超过某一临界值时，变形随时间增加而增大，其变形速率逐渐增大，最终导致岩体整体失稳破坏，这种蠕变称为不稳定蠕变。 不稳定蠕变(典型蠕变)可分为三个阶段： 第一蠕变阶段：如曲线AB 所示，应变率随时间增加而减小，故又称为减速蠕变或初始蠕变阶段。 第二蠕变阶段：如曲线中的BC 段所示，应变速率保持不变，故又称为等速蠕变阶段。
第三蠕变阶段：如曲线中的CD段所示，应变速率迅速增加直到岩石破坏，故又称为加速蠕变阶段。 一种岩石既可以发生稳定蠕变也可发生不稳定蠕变，这取决于岩石应力的大小。超过某一临界应力时，蠕变向不稳定蠕变发展；小于此临界应力时，蠕变按稳定蠕变发展。通常称此临界应力为岩石的长期强度。 3实例 3.1 层状岩坡蠕变破坏 综合工程地质条件、力的作用方式及边坡具体破坏形式，在考虑时间效应的基础上，杨晓华，陈沅江[1] 对层状岩质边坡的蠕变破坏类型及其所致因素进行了分析探讨，将层状岩质边坡的蠕变破坏分为如下五种主要类型。 3.1.1 水平层状边坡座落式剪切蠕变破坏 该类蠕变破坏发生在构造活动区水平或近水平岩层边坡中。当边坡最终形成后，由于其高度很大，上部破碎岩体的自重应力亦很大，边坡在该自重应力的作用下时常会发生沿边坡下部的水平或近水平软弱夹层蠕动滑移的座落式滑坡。故这种边坡的蠕变破坏一般首先表现为边坡上部岩体的较大水平剪切位移，当边坡开挖到一定深度时又将表现为垂直剪切位移，
从细观角度分析岩石蠕变机理
1 引言 岩石的流变性是岩石的重要力学特性之一，在众多岩石中作为泥质软岩类的泥岩的流变特性尤为显著，常常导致地面和地下众多岩石工程出现稳定性问题，例如在第三系泥岩中开采煤炭资源所出现的地下巷道软岩支护问题等。过去，人们对岩石流变性的研究主要集中在表象规律性探索方面，随着岩石工程问题的日趋复杂，仅靠对表象规律性的了解已不能较好地解决复杂的工程问题，如新奥法的二次支护时间选择问题一直是学术界和工程界所争论的焦点问题之一。只有对岩石的蠕变机制进行充分地研究，才有可能较好地解决这些工程问题。因此，对岩石蠕变机制的研究，无论对于岩石力学基础理论发展，还是对于实际工程问题的解决都具有十分重要的意义。 岩石流变力学的创立是由金属材料流变学发展而来的，是材料流变学的一个重要分支。岩石流变力学成为一门独立学科的标志是1922年出版的Bingham名著《流动和塑性》及1929年美国流变协会创剖¨。 D．T．Griggs【2】最早提出岩石发生蠕变的荷载阈值约为破坏荷载的12．5％。之后C．H．Scholz[3】提出产生脆性岩石蠕变的主要原因为岩石微破裂过程的时间效应。M．Langel-14]1979年在第四届国际岩石力学大会上系统阐述了岩石流变的基本概念、规律及相关的工程问题。陈宗基早在20世纪50年代就将流变学应用于土力学中，提出了微观流变学基本原理、“黏土结构力学”学说和土的三向固结流变理论，并于1959年把流变理论引入岩石力学。刘雄15j借助金属材料的蠕变机制从细微观角度简要讨论了岩石的蠕变机制。王子潮和王绳祖【6】通过分析岩石变形破坏特征，认为引起岩石半脆性蠕变破坏的3种机制是高应力作用下的岩石的剪切微破裂扩展、连通，并向擦滑动转变，高温下岩石塑性一假塑性流动失稳，介于两者之间的岩石由塑性一假塑性流动向破裂和摩擦滑动的转变。谷耀君“j用激活能理论分析砂岩的蠕变机制问题。范秋雁和朱维申lsJ通过将岩石蠕变曲线单轴压缩曲线绘于同一图上，经分析提出岩石的蠕变机制是岩石的裂隙扩展与内部应力场不断发展与调整的过程。陈有亮和孙钧【9】提出了判断岩石起裂的流变断裂准则以及裂纹时效扩展机制。任建喜和葛修润【l 0】通过对三轴 压缩岩石蠕变损伤扩展特性CT实时分析试验，得到的结论为在蠕变瞬时段，裂纹在很短的时间内有一定的扩展，然后稳定扩展，岩石进入蠕变稳态段，随着时间的推移，岩石体积膨胀，轴向应变稳定增加，在稳态段的末期，裂纹扩展速度加快，岩石很快进入蠕变加速段。侯公羽【l1】通过分析岩石蠕变变形的混沌特性，提出了岩石蠕变变形的发展过程是