《岩石流变学学习》心得

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岩石学实习报告总结

岩石学实习报告总结

岩石学实习报告总结在过去的一段时间里,我参加了岩石学实习课程,通过这次实习,我对岩石学的基本知识和实践技能有了更深入的了解。

在这个报告中,我将总结我在实习过程中的学习成果和体会。

首先,实习让我对岩石的分类和识别有了更清晰的认识。

在实习中,我们学习了不同类型的岩石,包括沉积岩、火成岩和变质岩。

通过观察岩石的样本,我学会了如何根据岩石的颜色、质感和结构等特征来识别它们。

我还了解到不同岩石的形成过程和地质意义,这有助于我更好地理解地球的演化历史。

其次,实习让我掌握了岩石鉴定的一些基本技能。

在实习过程中,我们学习了如何使用显微镜和其他仪器来观察岩石薄片。

通过观察岩石薄片,我能够更详细地了解岩石的矿物组成和结构特征。

此外,我还学会了如何进行岩石化学分析,这有助于确定岩石的成分和性质。

在实习中,我们还进行了岩石野外考察。

通过实地观察和采集岩石样本,我学会了如何将理论知识应用到实际工作中。

在野外考察中,我还学会了如何使用地质罗盘和测量工具来确定岩石的位置和产状。

这些实践经验对我今后从事地质工作非常有帮助。

此外,实习还培养了我团队合作和沟通的能力。

在实习过程中,我们需要与同学们一起完成各种任务,包括岩石鉴定、数据分析和报告撰写。

通过与团队成员的合作,我学会了如何合理分工、协调工作和解决问题。

同时,我还学会了如何向老师和同学汇报我们的工作成果,这有助于提高我的口头表达和演示能力。

最后,实习让我对岩石学的研究方法和思维方式有了更深入的认识。

在实习中,我们不仅需要掌握基本的理论知识,还需要进行实证研究和数据分析。

通过实习,我学会了如何设计实验、处理数据和撰写报告。

这些研究方法不仅适用于岩石学领域,还可以推广到其他科学领域。

总之,通过这次岩石学实习,我对岩石学的基本知识和实践技能有了更深入的了解。

实习过程中,我不仅学到了专业知识,还培养了团队合作和沟通的能力。

我相信这次实习对我今后的学习和职业发展将产生积极的影响。

岩石学观察心得体会教师

岩石学观察心得体会教师

岩石学观察心得体会教师岩石学观察心得体会岩石学是地质学中的重要分支,它研究的是地球上各种岩石的类型、成因、组成和性质。

作为一位岩石学教师,我多年来一直致力于让学生通过观察和研究岩石,深入了解地质活动和地球演化的过程。

在这个过程中,我不仅学到了很多关于岩石的知识,还体会到了一些深刻的感悟。

首先,岩石学观察教学是一种很好的培养学生观察和思考能力的方式。

在岩石学实验室中,学生需要仔细观察岩石的颜色、纹理、晶体大小等特征,然后根据这些特征推测岩石的成因和组成。

这个过程需要学生用自己的眼睛去观察,并运用自己的思考和推理能力去解决问题。

通过这样的实践,学生的观察力和思维能力会得到很大的提高。

其次,岩石学观察教学可以帮助学生培养对自然界的敬畏之情。

地球上的岩石是亿万年地质演化的产物,它们蕴含着大自然的智慧和力量。

当学生亲手触摸、观察这些岩石的时候,会更加深刻地感受到大自然的神奇与壮美。

我常常告诉学生,我们是幸运的,因为有机会去认识和研究这些神奇的岩石,而这些岩石也是地球演化过程的见证者,拥有无尽的故事和信息。

同时,岩石学观察教学也可以培养学生的实践动手能力。

在实验室中,学生需要使用显微镜、摄影设备等仪器进行观察和记录。

这不仅要求学生掌握一定的实验操作技巧,还需要他们认真负责地进行实验并记录观察结果。

通过这个过程,学生的实践动手能力得到了锻炼,并且学会了如何使用科学工具来获取和分析数据。

此外,岩石学观察教学还具有跨学科的特点。

在学习岩石学的过程中,学生不仅需要运用地质学知识,还需要结合力学、化学、物理等学科的知识来解决问题。

比如,当学生观察到岩石的颗粒之间的松散程度时,就需要运用力学知识来判断岩石的强度和稳定性。

这种跨学科的学习方式,不仅可以拓宽学生的知识面,还能够培养学生综合运用知识解决问题的能力。

最后,岩石学观察教学还能够激发学生的对科学探索的兴趣。

当学生在实验室中亲手操作、观察和记录岩石的过程时,他们会很自然地对科学产生兴趣和好奇心。

岩石流变理论中的蠕变现象

岩石流变理论中的蠕变现象

岩石流变理论中的蠕变现象作者:石喜梅来源:《青年与社会》2014年第29期【摘要】流变学研究内容是各种材料的蠕变和应力松弛的现象、屈服值以及材料的流变模型和本构方程。

在土木工程中,建筑的土地基的变形可延续数十年之久。

地下隧道竣工数十年后,仍可出现蠕变断裂。

因此,土流变性能和岩石流变性能的研究日益受到重视。

【关键词】岩石;蠕变;流变理论蠕变是指材料在恒定载荷作用下,变形随时间而增大的过程。

蠕变是由材料的分子和原子结构的重新调整引起的,这一过程可用延滞时间来表征。

当卸去载荷时,材料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态,这就是结构重新调整的另一现象。

材料在恒定应变下,应力随着时间的变化而减小至某个有限值,这一过程称为应力松弛。

这是材料的结构重新调整的另一种现象。

蠕变和应力松弛是物质内部结构变化的外部显现。

这种可观测的物理性质取决于材料分子(或原子)结构的统计特性。

因此在一定应力范围内,单个分子(或原子)的位置虽会有改变,但材料结构的统计特征却可能不会变化。

一、流变理论在岩石的流变理论中常见四种现象。

流变:指材料的应力-应变关系与时间因素有关的性质,材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。

蠕变:当应力不变时,变形随时间增加而增长的现象。

松弛:当应变不变时,应力随时间增加而减小的现象。

弹性后效:加载或卸载时,弹性应变滞后于应力的现象。

这四种现象构成了岩石流变理论中的基础,是研究岩石流变理论不可或缺的理论基础。

二、流变理论中的蠕变(一)蠕变试验岩石蠕变现象通常通过蠕变试验的曲线来确定。

图1所示为某岩石进行岩石蠕变试验的岩石蠕变曲线示意图。

图1 岩石蠕变曲线示意图该蠕变试验表明:1. 当岩石在某一较小的恒定荷载持续作用下,其变形量虽然随时间增长有所增加,但蠕变变形的速率则随时间增长而减少,最后变形趋于一个稳定的极限值,这种蠕变称为稳定蠕变。

2. 当荷载较大时,abcd 曲线所示,蠕变不能稳定于某一极限值,而是无限增长直到破坏,这种蠕变称为不稳定蠕变。

岩石流变学

岩石流变学

岩石流变学岩石流变学是研究岩石在外力作用下的变形和流动行为的学科。

岩石是地球上最常见的固体材料之一,而岩石的流变性质对于地质灾害、岩土工程、能源勘探等领域具有重要的意义。

岩石的流变性质是指在外力作用下,岩石内部发生的变形和流动现象。

在自然界中,岩石受到地壳运动、地震、水力作用等多种外力的影响,从而产生各种各样的变形和流动行为。

了解和研究岩石的流变性质,可以帮助我们更好地理解地球内部的运动规律,预测和防范地质灾害,指导岩土工程建设,提高能源勘探的效率。

岩石的流变性质与岩石的物理性质、化学性质、结构性质等密切相关。

不同类型的岩石具有不同的流变特性。

例如,麻状岩和片麻岩等变质岩通常具有较高的塑性和可变形性,而花岗岩和玄武岩等火成岩则具有较高的刚性和脆性。

此外,温度、压力、湿度等环境条件也会对岩石的流变性质产生影响。

例如,在高温高压条件下,岩石的塑性和可变形性会增强,而在低温低压条件下,岩石的刚性和脆性会增强。

岩石的流变性质可以通过实验室试验和数值模拟来研究和分析。

实验室试验通常包括剪切试验、压缩试验、拉伸试验等。

通过对岩石样本施加不同的外力,并测量其应力-应变关系,可以获得岩石的流变参数,如剪切模量、弹性模量、黏滞系数等。

数值模拟则是利用计算机模拟岩石在外力作用下的变形和流动过程。

通过建立合适的数学模型和计算方法,可以模拟不同类型的岩石在不同条件下的流变行为。

岩石流变学在地质灾害预测和防治中具有重要的应用价值。

地质灾害,如滑坡、崩塌、泥石流等,是由于地壳运动和自然力作用下岩石发生流变行为而引起的。

通过对岩石流变性质的研究,可以预测地质灾害发生的可能性和规模,并采取相应的防治措施,减少灾害造成的损失。

此外,岩土工程中也需要考虑岩石的流变性质。

例如,在隧道开挖和地基处理中,需要对周围岩石的流变行为进行合理预测和分析,以确保工程的稳定和安全。

另外,在能源勘探中,了解油藏中岩石的流变性质可以帮助我们更好地预测油气运移和储存规律,提高勘探开发效率。

岩石学期末总结

岩石学期末总结

岩石学期末总结一、引言岩石学是地质学的重要分支之一,主要研究地壳中岩石的组成、结构、性质及其形成演变规律。

在本学期的学习中,我通过掌握岩石学的基本概念和基本知识,了解了岩石的分类方法、岩石的形成机制以及岩石的应用等方面的内容。

通过实验和实地考察,我对岩石学的理论知识进行了实践操作,提高了自己的科学素养和实践能力。

在本文中,我将总结本学期的岩石学学习内容,并对所学的知识进行深入分析和思考。

二、理论与实践结合岩石学是一门理论与实践相结合的学科,只有通过实践来深化理论,才能真正理解岩石学的本质。

在本学期的学习中,我通过实验和实地考察两方面的实践,进一步了解了岩石学理论的具体应用。

1. 实验实验是岩石学理论的重要实施手段。

通过实验,可以模拟地壳中岩石的形成过程,加深对岩石学理论的理解。

在本学期的实验中,我们使用了各种设备和技术,研究了不同类型的岩石的物理特性、化学成分、结构等。

通过观察实验结果和分析数据,我对岩石的形成机制和演化规律有了更深入的了解。

2. 实地考察实地考察是岩石学学习中不可或缺的环节。

通过实地考察,可以直观地观察、感受岩石的真实存在,了解岩石的分布、形态、组成以及与地质背景的关系。

在本学期的实地考察中,我们前往不同地质地区,利用各种地质仪器和方法,进行了地质剖面的测量和采集,观察了不同类型的岩石,在实地考察中,我对岩石的特征有了更加直观和深入的认识。

三、岩石学基本概念和基本知识在本学期的学习中,我对岩石学的基本概念和基本知识有了全面的了解。

岩石学的基本概念包括岩石的定义、岩石圈的概念、岩石的分类方法等。

岩石学的基本知识包括岩石的组成、结构、性质等方面的内容。

1. 岩石的定义岩石是由矿物质组成的固体地质物质,是地壳的基本组成部分。

岩石可以根据其形成机制和岩石组成的不同,分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。

2. 岩石圈岩石圈是地球上最外层的一个圈层,包括地壳和上部地幔,是地球表面岩石的主要构成部分。

岩石矿物学心得体会教师

岩石矿物学心得体会教师

作为一名教师,我有幸接触到了岩石矿物学这门学科,并在教学过程中逐渐深入了解了这一领域。

岩石矿物学是一门研究地球表层岩石和矿物的科学,它对于我们认识地球的起源、演化以及地球资源分布具有重要意义。

在教学过程中,我对岩石矿物学有了更深刻的认识,以下是我的一些心得体会。

首先,岩石矿物学是一门综合性学科。

它涉及地质学、地球化学、物理学、化学等多个学科领域。

在教学过程中,我深刻体会到,要想掌握岩石矿物学,必须具备扎实的理论基础和广泛的知识面。

因此,我在备课过程中,注重将不同学科的知识有机结合起来,让学生在掌握岩石矿物学基本原理的同时,拓宽知识面,提高综合素质。

其次,岩石矿物学是一门实践性很强的学科。

在教学中,我注重培养学生的实践能力。

通过实地考察、岩石矿物鉴定实验等教学环节,让学生亲身体验岩石矿物学的魅力。

在实践过程中,我发现学生的兴趣和热情得到了很大提升,他们对岩石矿物学的认识也更加深刻。

此外,实践环节也有助于学生将理论知识应用于实际,提高解决实际问题的能力。

再次,岩石矿物学是一门跨学科、跨领域的学科。

在教学过程中,我努力拓展学生的视野,将岩石矿物学与其他学科相结合。

例如,在讲解矿物成因时,我将地球化学、构造地质学等知识融入其中;在介绍矿产资源时,我将经济学、环境科学等知识融入其中。

这样既能让学生更好地理解岩石矿物学,又能激发他们对其他学科的兴趣。

此外,岩石矿物学在国民经济和社会发展中具有重要作用。

在教学过程中,我注重培养学生的社会责任感。

通过介绍我国矿产资源分布、地质灾害防治等方面的知识,让学生认识到岩石矿物学在国民经济和社会发展中的重要性。

同时,我还鼓励学生关注国家地质事业发展,为我国地质事业贡献自己的力量。

在教学过程中,我总结了以下几点经验:1. 注重基础知识教学,为学生打下扎实的理论基础。

2. 强化实践环节,提高学生的动手能力和实际操作能力。

3. 结合其他学科知识,拓宽学生的知识面。

4. 关注国家地质事业发展,培养学生的社会责任感。

岩石学观察心得体会

岩石学观察心得体会

岩石学观察心得体会岩石学观察心得体会岩石学是一门研究岩石的科学,通过观察岩石的成分、结构和性质,可以揭示地壳运动、地质构造和矿产资源等方面的信息。

在岩石学的学习和实践中,我受益良多,下面是我对岩石学观察的心得体会。

首先,岩石学观察需要细致入微的耐心。

岩石的观察需要仔细观察其成分、结构、纹理和颜色等方面的细节。

有时候,一块岩石表面上可能看起来很普通,但是仔细观察,可能发现其中有微小的矿物晶体,或者存在着特殊的纹理等。

这些微小的细节可以提供关于岩石形成的信息,因此需要我们耐心地观察。

其次,岩石学观察需要准确的判断和分类能力。

岩石的不同成分、结构和性质都会影响其观察结果。

我们需要准确地判断岩石的种类,区分其是火成岩、沉积岩还是变质岩,进而再进行具体的分类。

通过观察和分析不同岩石的差异,我们可以了解其形成的环境和地质历史,有助于深入研究地质变迁过程。

再次,岩石学观察需要综合运用各种分析手段。

除了肉眼观察,还可以借助显微镜、化学分析等手段进行观察和实验。

比如,借助显微镜观察岩石的微观结构,可以更清楚地分辨其中的矿物组成和纹理;通过化学分析,可以确定岩石中各种元素的含量和比例,从而了解其成因和来源。

综合运用各种分析手段可以更全面地了解岩石的特性,为后续研究提供更可靠的数据支持。

此外,岩石学观察需要结合实地调查和采样。

通过对不同地区和不同类型岩石的观察和采样,可以获取更多样本和数据。

一方面,实地调查可以提供更直接和准确的观察对象,有助于了解岩石在特定地质环境中的形成过程;另一方面,采样分析可以进一步验证实验结果和理论推断,从而使研究结果更具可信度。

最后,岩石学观察需要勇于发现和创新的思维。

岩石学研究的对象是地球历史和地质演化的记录,其中蕴藏着丰富的信息和未解之谜。

在岩石学观察中,我们需要勇于发现一些新的现象和问题,并运用新的理论和方法进行研究。

只有勇于创新和突破,才能推动岩石学研究的发展。

总之,岩石学观察是一门既需要细致入微的耐心,又需要准确的判断和分类能力,以及综合运用各种分析手段的科学。

岩石流变力学及其工程应用研究的若干进展

岩石流变力学及其工程应用研究的若干进展

岩石流变力学及其工程应用研究的若干进展
岩石流变力学是一门研究岩石在受到外力作用时其结构、性质和变形行为的学科,可以应用于岩石力学、岩土工程、矿产资源勘查等领域。

以下是岩石流变力学及其工程应用研究的若干进展:
1. 流变学与岩石力学的交叉研究:流变学和岩石力学的交叉研
究涉及到多相流变学、热力学、动力学、数值模拟等学科,通过将流变学和岩石力学相结合,可以更好地理解岩石的变形行为和性质,为
岩石力学的应用提供理论支持。

2. 岩石流变力学在工程应用中的进展:岩石流变力学在岩土工程、矿产资源勘查和建造工程等领域得到了广泛应用,如岩石力学分析、岩石破裂分析、岩土工程的风险评估和岩石力学稳定性分析等。

3. 人工岩石的应用:人工岩石是一种由人工合成材料构成的岩
石制品,如人工混凝土、人工石材、人工陶瓷等。

这些人工岩石制品在建筑、道路、桥梁、隧道、水利等领域得到了广泛应用。

4. 岩石流变力学在矿山中的应用:岩石流变力学在矿山中的应
用包括矿山爆破、矿山挖掘、矿山工程设计等。

通过分析岩石的流变行为,可以更好地理解岩石的性质和行为,为矿山工程的设计和施工
提供理论依据。

5. 岩石流变力学在地质灾害预警中的应用:地质灾害是指由于
地形地貌变化、地质条件变化等原因引起的土地利用变化或地质环境变化所引发的灾害,如滑坡、泥石流、地面塌陷等。

岩石流变力学在地质灾害预警中的应用包括地质灾害预测和预警、岩土工程的稳定性
分析和变形预测等。

总之,岩石流变力学是一门不断发展的学科,其应用领域正在不断拓展,为岩石力学的应用提供了重要的理论支持。

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《岩石流变学学习》心得对《一种新的岩石非线性流变损伤模型研究》一文的学习总结院(系)名称:土木建筑工程学院专业名称:岩土工程学生姓名:***学号:*********课程教师:***0 前言岩石流变力学是研究岩石矿物组构(骨架)随时间不断调整,导致其应力、应变状态亦随时间而持续地增长变化,进而探讨其力学性状和行为的科学。

它的基本任务是研究岩石的应力-应变随时间的变化规律,并根据所建立的时效本构法则去解决工程实际中遇到的与流变有关的问题。

随着各类岩石工程建设规模的扩大以及对岩石介质与其工程特征认识的深入,在描述和处理岩石材料的时间效应与其流变属性方面沿用弹性或弹塑性理论将存在明显的缺陷和困难。

大量的现场量测和室内试验都表明,对于软弱岩石以及含有泥质充填物和夹层破碎带的岩体,其流变属性都是非常显著的。

即使是比较坚硬的岩体,由于多组节理或受到发育裂隙的切割,其剪切蠕变也会达到较大的量值。

因此,在工程建设中经常会遇到岩体的变形随时间而增长变化。

由隧洞围岩变形、围岩与支护共同作用随时间的发展及岩体强度随时间的降低可看出,充分考虑岩石的流变特性,研究产生这些现象的原因及其力学机制,无论对于岩石力学理论研究,还是对于实际岩石工程应用都具有十分重要的意义。

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。

一般认为,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。

在岩土流变学研究方面,我国岩土流变学科的奠基人陈宗基先生(1922-1991)提出的一系列创造性研究成果,得到了国际流变学界的广泛承认。

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、“粘土结构力学”学说和土的三向固结流变理论。

“陈氏粘土卡片结构”学说被挪威学者用电子显微镜的观察所证实,并被写入国外教科书。

他发现了粘土存在有三个变形阶段和三个屈服值,建议在工程设计中采用第三屈服值进行土体稳定计算。

这一观点已被国际学术界所承认,该屈服值已被称为“陈氏屈服值”。

他在土流变学方面的研究方法和许多研究成果也可推广应用于软弱岩体及坚硬岩体中的软弱结构面。

在1959 年,陈宗基就把流变理论引入岩石力学,在长江三峡水利枢纽现场平洞围岩中指导进行了流变试验。

1961 年,他将岩体流变理论推广到各向异性岩体。

1965 年,他根据对节理岩层的试验研究,从理论上解答了层状岩体中隧洞围岩应力分布课题,提出了围岩应力场随时间而变化的概念,并指出当时普遍采用的普氏理论的不合理性。

上世纪70年代,他又从岩石微观结构研究出发,考虑岩体的成因和历史,提出了岩体内应力的来源与释放学说,指出天然岩体必然存在位错、裂隙和地应力,从而导致岩体具有流变特性。

他还根据实验观察与理论分析,提出了岩石扩容及其本构方程。

20世纪80年代,他对新奥法隧道施工进行了创造性的研究,重点涉及到围岩蠕变、扩容和构造应力等课题;进一步发展了流变扩容理论,并用流变学的观点研究了膨胀岩的变形机理和岩石突出等动力学问题;主持设计制造了8000KN伺服控制多功能三轴流变仪和岩石动力三轴流变仪,系统地研究了岩石在脆性范围内确定扩容参数的新方法,分析了与时间有关的扩容过程。

陈宗基以岩土流变学的观点,解决了一系列国民经济建设中的重要问题。

涉及的主要工程有:长江三峡、葛州坝、雅砻江二滩、沅水五强溪等水利枢纽,南京长江大桥、湖北大冶铁矿、甘肃金川镍矿、辽宁抚顺露天煤矿、甘肃天水麦积山石窟文物保护以及一些大型国防工程。

陈宗基在岩土流变学方面撰写了70多篇论文,代表性论文集中反映在《陈宗基论文选》中。

也是在1959年,安欧在论述岩石的应变和断裂与应力的基本关系及其实验证明时也论及蠕变、松弛和弹性后效等概念,并报道了含石英绢云母片岩在高温下的拉伸蠕变试验成果。

在20世纪60年代,廖国华和刘宝琛开展了弯曲流变实验和流变理论研究,刘雄等报告了岩石扭转流变仪的研究情况,李四光曾在冰层中发现石英岩、砂岩及石英砂岩卵石有明显的流变变形实例。

孙钧总结了自己和本单位二十余年来对岩土材料流变问题的学术与技术研究成果,于1999年发表了关于该子学科领域近120万字的专门论著。

此外,几十年来他在岩土流变学方面还先后发表了学术论著60余篇。

在岩土流变的学术研究方面,他对流固耦合流变、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;对岩土流变属性在工程中的应用方面,有如,软基粘土的流变特征、岩土时效强度与稳定性及其在施工过程中地层位移、沉降等随时间的增长变化,节理裂隙发育和软岩洞室施工开挖、围岩-支护系统的历时稳定性以及岩质高边坡流变效应等等也都有展开的研究分析,积累有比较丰富和翔实的大量第一手非常规岩土流变实验、测试数据逾万个和一批工程实践应用资料,一些成果多年来已在长江三峡工程、江阴长江大桥、广州虎门大桥和润扬长江大桥等几座特大型公路悬索大桥的锚碇基础工程,以及宝钢三期建设、上海和北京市地下铁道工程以及许多处大型水电站地下厂房与水工隧洞和淮南煤矿井下开采等国家重点建设项目中成功采用。

他还在同济大学建设了岩土流变专业实验室。

20世纪70年代起,软岩成为我国矿山、交通和水利工程中的突出问题,人们开始关注将岩石流变力学应用到软岩力学和软岩工程的研究中。

众多的科技攻关和科学基金项目的开展,使我国的岩石流变力学的研究获得丰硕的成果。

这些成果包括:岩石流变实验设备的研制和岩土材料流变试验,室内井巷(隧洞)流变模型(模拟)试验,岩石流变理论和分析计算方法,考虑热能的流变理论,岩石蠕变损伤、断裂的时效特征研究,岩石工程中的岩体流变监测,流变性围岩—支护相互作用理论,井巷(隧洞)围岩流变问题解析,岩石工程流变问题的数值方法等等。

在我国,岩石流变理论和分析方法在诸如:软岩井巷(隧洞)支护与变形控制、节理裂隙发育的大断面地下厂房洞室工程、大型水利水力高边坡工程以及石油深井工程中近年来都得到了广泛应用,已有相当厚实的实践经验,取得了较好的技术、经济效益和社会效益,使我国的岩石流变力学的研究在国际学术界占有重要的地位。

1岩石流变的力学特性通常都说,软岩和软粘土以及节理裂隙发育的岩体才有明显的流变属性,这话是不全面的。

岩土流变的大小,不仅取决于其抗压、抗剪强度,而且还与它所承受的应力水平有关;当应力水平(一般为地应力值)的赋存值较高时,甚至如长江三峡工程那样的闪云斜长花岗岩,沿其节理裂隙软弱结构面和断裂带也会有一定的剪切蠕变,这已由实践所证实。

1.1 岩石流变的基本性质岩石的流变力学特性一般包括以下几个方面:(1) 蠕变:在常应力作用下,变形随时间发展增大的过程。

(2) 应力松弛:在恒应变水平下,应力随时间衰减直至某一限值的过程。

(3) 弹性后效和滞后效应:加载过程中弹性变形随时间的增长称为滞后效应,它也包括在蠕变中;卸载后弹性变形随时间的逐渐恢复称为弹性后效。

也可将弹性后效和滞后效应统称为弹性后效。

(4) 长期强度:强度随时间延长的降低,即在长期荷载作用下的强度。

(5) 流动:随时间延续而发生的塑性变形,反映应变速率随应力的变化。

流动分为粘性流动和塑性流动,粘性流动是指微小外力作用下发生的流动,塑性流动是指外力达到某一极限值后才开始的流动。

岩石的蠕变可用蠕变方程和蠕变曲线表示。

在较高应力水平下,蠕变历程一般可分为Ⅰ(初始/衰减蠕变)、Ⅱ(稳态/等速蠕变)和Ⅲ(加速蠕变)三个阶段。

蠕变曲线的性状随着岩石自身的属性、应力状态以及环境条件等的不同,也可分为三种类型:稳定蠕变、亚稳定蠕变和不稳定蠕变。

岩石的应力松弛特性也可划分三种类型:立即松弛、完全松弛和不完全松弛。

在同一变形条件下,不同岩石具有不同类型的松弛特性。

同一岩石,在不同变形条件下也可能表现为不同类型的应力松弛特性。

加载后的弹性变形的滞后效应属于蠕变,一般只有在辨识岩石的蠕变模式时才予区分。

某岩石在某种应力水平下的蠕变包含滞后效应与否,只有通过卸载后的弹性后效加以验证。

在较低应力水平下,卸载后变形也可能不能恢复到零而留有残余应变,此应变系由粘性流动造成。

在高应力水平下,卸载后残余应变较大,其中可能包括塑性应变、粘塑性应变、粘性流动和塑性流动。

岩石的屈服极限(强度)随时间的延长而衰减,这已为众多实验室和现场试验所证实。

岩石长期强度的确定方法有多种,可以在岩石蠕变试验中将稳定蠕变速度为零时的最大荷载值定为岩石的长期强度;或者在蠕变曲线族中选取各曲线上骤然上升的拐点作为流动极限,相应地找到经历各时间后的流动极限值,从而得到流动极限的衰减曲线。

当流动极限不再随时间的增长而降低时,即为岩石的长期强度。

1.2 节理岩体的流变节理裂隙岩体的流变也和节理裂隙岩体的瞬时变形一样,主要受节理性状(节理空间位置、节理厚度、贯通程度、有无充填物及充填物属性)的影响、制约和控制,呈现比较明显的各向异性性态。

闭合节理岩体受法向压应力作用时,岩体的压缩蠕变变形较小,长期强度较高。

节理岩体在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。

1.3 岩体损伤、断裂的时效特性从微观、细观到宏观的角度研究,节理裂隙岩体的变形和破坏不仅受自身的性状和所处环境影响,而且是其内部原(初)始细微观缺陷(微裂隙)、宏观缺陷(裂隙或结构面)的演化、发展和贯通的结果。

几乎所有的工程岩体破坏失稳都不是一开始就出现的,一般是在岩体工程建设和运营过程中,岩体变形在某些结构面或其间的薄弱部位随时间增长发展;或者因水文地质、工程地质条件逐渐恶化,致使岩体中内在裂纹(裂隙)随时间不断蠕变、演化,进而产生宏观断裂扩展,最终导致岩体由局部破坏发展到整体失稳。

这就是岩体损伤、断裂的时效特性。

可以借鉴多晶材料扩散断裂机制研究岩体损伤和断裂的时效特征[43]。

如多晶材料蠕变时扩散机制所控制的微孔或微裂隙聚集成核并继续发展成长,将导致亚微观裂纹的形成,并最终导致断裂。

材料内的微孔可由于空位扩散而成核,并最后聚集而成为断裂轨迹,这一过程确定了蠕变断裂的时间。

也可以借鉴固体力学中的损伤和断裂理论研究岩体在变形破坏过程中初始细观缺陷与初始宏观缺陷的演化发展。

这种演化发展虽然也存在着阶段性,但不具备明确界限:在宏观裂纹的扩展阶段,细观裂纹仍在不断增长和发展,尤其在宏观扩展裂纹端部附近。

将岩体中业已存在的各种节理裂隙视为分布缺陷(损伤),而这种损伤的尺度可从微、细观到宏观变化。

岩体损伤与断裂的概念还具有明显的相对性,同样尺度的节理裂隙,因研究尺度的不同可以表现为奇异缺陷(断裂),也可以表现为分布缺陷(损伤)。

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