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。
（2）初始蠕变阶段如图1（b）中AB段，该段是应变随着时间增大较快，但应变率随时间迅速递减，即 ，曲线呈上凸形，即式（2.2）中的 。如果在此阶段卸载，试件中的弹性应变将瞬时恢复，其余部分为粘弹性应变，它将随时间逐渐恢复到零。
（3）稳定蠕变阶段，如图1（b）中的BC段，该段是应变随着时间近似等速增加，即 ， ，曲线呈近似直线，也就是式中（3.2）的 。如果在此阶段卸载，试件的应变除一部分产生瞬时和延时恢复外，还将存在不可恢复的永久的粘塑性变形。
（4）加速蠕变阶段是变形随着时间加速增加直至试样破坏， ，也就是式中（2.2）中的 。
图2和图3反映了不同的应力水平下岩石和土的蠕变曲线，随着应力水平的增加，变形值也增加，蠕变过程从衰减的变成非衰减的，而荷载越大，岩土体破坏越快。在低应力水平下，只出现蠕变的第一阶段，也可以说不出现蠕变变形，仅表现为弹性变形，这一阶段的极限值称为蠕变下限；在中等应力水平下，出现蠕变的第一和第二阶段，变形（粘塑性流动）可以不断的发展，但不过渡到第三阶段；当应力较大时，蠕变的三个阶段都出现，变形加速发展直至土体破坏；当应力很大时，蠕变第三阶段几乎是在加载之后立即发生的，岩土体马上就会发生破坏。
从实验室内的试验卸载曲线可以知道，在不同的阶段进行卸荷，岩土体的变形有部分恢复，最初是瞬时的弹性恢复；然后是弹性后效恢复，变形属于可完全恢复，但需要较长时间来恢复；最后有一永久残余变形，属于不可恢复的塑性变形，其来源不同，数值也不相等。对于应力水平较低时的衰减蠕变卸载时的永久残余变形等于初始塑性变形，没有粘性流动。若初始瞬时变形是纯弹性，卸载时变形完全可以恢复，无永久残余变形；对于应力水平较高时的非衰减蠕变，即使在同一时刻，同样在衰减蠕变时卸载，但其永久变形与应力水平较低的变形也不同，它包含了初始塑性变形、粘性流动和粘塑性变形，所以：
α为永久残余变形，ε0p为初始塑性变形；εvf1为粘性流动变形；εvp1为粘塑性变形。因此此时的不可逆变形不仅是塑性变形引起，而且还有粘性变形引起。
由此可以得出结论：瞬时变形不一定是纯弹性、完全可恢复的，可能含有不可恢复的塑性变形；在应力水平较低的时候，衰减蠕变可以忽略瞬时塑性变形，但在应力水平较高时，由于粘塑性变形，变形不能完全恢复，将变形分成可恢复变形εe和不可恢复变形εp两部分，则在任意时刻的总蠕变ε为这两部分之和，
可恢复变形εe包括：
2.1 瞬时弹性变形εie，就是初始瞬时变形中可回复的那部分变形，即在卸载的同时回复的那部分变形，与时间无关；
2.2 粘性变形εv，或称后效弹性变形，即在卸载以后随时间回复的那部分变形，与时间有关，随时间的增长而增长；
不可恢复变形εp包括：
2.3 瞬时塑性变形εip，就是初始瞬时变形中不可恢复的那部分变形，即初始瞬时变形与蠕变卸载时瞬时回复变形之差，与时间无关；
2.4 粘性流动变形εvf，就是等速蠕变变形，与时间无关；
2.5 粘塑性变形εvp，是应力达到一定极限时产生的，与时间有关，随时间的增长而增加。
在蠕变过程中，随着时间的增加，不仅总变形ε增加，而且变形中可恢复的部分εe和不可恢复部分εp也同时增加。
3 软弱夹层蠕变特性研究
大量的软弱夹层蠕滑变形实验研究表明，软弱夹层抗剪强度是随着剪应力作用时间的延长而降低。许多滑坡灾害发生之前，大多都要经历一定时间后才发生失稳破坏。大量的研究表明，对于软弱岩体，流变进入加速蠕变阶段后，其内部产生的微裂隙尚不足引起岩体崩溃式的破坏。在一定时期内尚具有一定的支撑外荷载的能力，这在工程种具有一定的实质意义。研究软弱岩体的加速蠕变阶段的变形特征，具有较大的工程运用价值和理论意义。但是由于本阶段的变形规律相当复杂，目前尚未找到合适的函数表达式来恰当地描述其蠕变规律。
软弱夹层的蠕变是指应力不变（总应力或有效应力）情况下软弱夹层的应变随时间而增长的现象。
软弱夹层的蠕变特性受以下因素的影响：
3.1 矿物成分的影响
粘粒含量及其矿物成分对软弱夹层的流变特性有显著的影响，粘粒含量愈多，塑性指数愈大，流变性质也愈显著。粘粒含量相同，含蒙脱石的滑带土的流变性最显著，伊利石的次之，高龄石的流变特性最不明显。
3.2 含水量及孔隙水的影响
同压缩性质的滑带土，含水量大小对软弱夹层的流变性具有一定的影响，含水量越大，流变性也愈显著。孔隙水对软弱夹层的流变性的影响也很明显，空隙水粘性越大，结合水的粘性也越大，软弱夹层的流变性也越明显。
3.3 应力大小的影响
图3表明，随着作用应力的不同，所产生的蠕变曲线各不相同，当应力小于某值时应变速率随时间逐渐减小，最后趋于零。当应力大于某值时，蠕变曲线是非衰减的，并且最终趋于不收敛，最终导致破坏。
软弱夹层的蠕变特性可以通过单轴或三轴压缩、剪切、扭转或弯曲等蠕变试验研究获得，为了得到不同加载速率下软弱夹层的蠕变特性。软弱夹层的蠕变试验包括现场试验和室内试验。软弱夹层的现场流变试验是在现场实际工作中测试岩土介质材料及其岩土工程结构物的流变数据等；而软弱夹层的室内流变试验主要包括软弱夹层的蠕变试验和应力松弛试验。
对于土的室内蠕变试验，有两种不同的加载方式，即分别加载和分级加载。
所谓分别加载，就是对于同一种试样的若干个试件，在完全相同仪器和完全相同试验条件下，进行不同应力水平下的蠕变试验，从而得到不同应力水平下的蠕变试验曲线，如图4所示。从理论上来说，分别加载方式能较符合流变试验所要求的条件，而且能直接得到软弱夹层的流变全过程的曲线。但是，真正做到严格的分别加载并不是很容易的，一方面要保证完全相同的试验条件非常困难，另一方面，要有许多套完全相同的仪器同时来做常时间的流变试验也是很难做到的。所以室内流变试验一般不采用此方法。
所谓的分级加载，就是在同一试样上逐级加上不同的应力，即在某一级应力水平下让试样蠕变给定的时间，然后将应力水平提高到下一级的水平，直到所需的应力水平。从图5可以看出，它的应力水平随时间呈阶梯型变化，与图4的分别加载的情形是不一样的，而在软弱夹层的蠕变研究中，我们一般采用图4的蠕变曲线形式，所以需要对图5的形式进行转化，转化的方法常用的是“坐标平移”法，即把每一加载的时刻作为这一级荷载下的蠕变曲线的初始时刻，而后的时间都从该时刻算起，即时间往前推。
参考文献：
[1]刘雄. 岩石流变学概论. 地质出版社，1994
[2]范广勤. 岩土工程流变力学. 煤炭工业出版社，1992
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
层状盐岩力学特性及蠕变破坏模型
层状盐岩力学特性及蠕变破坏模型
赵延林1,2,张英3,万文1,2
(1.湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;2.湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201;3.湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭411201)
摘要：以湖北云应盐矿地下600~700m的含泥岩夹层的层状氯化钠盐岩试件为研究对象,进行常规力学实验和不同应力批次下的单轴压缩蠕变试验,发现层状盐岩是一种特殊的组合软岩,其弹性模量比较少,盐岩层横向变形能力很大.蠕变试验得出:(1)在充分长的蠕变时间内,层状岩盐蠕变的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段显现明显,且加速蠕变阶段持续时间较长;(2)在稳态蠕变阶段出现了夹层内陷和盐岩层外鼓现象.这种不协调蠕变将导致层面的剪切错动.建立层状岩盐蠕变破坏模型,定义层状盐岩蠕变损伤变量为盐岩试件环向拉应变与盐岩的极限拉应变之比,从理论上揭示了夹层与盐岩层蠕变特性的差异而导致盐岩层蠕变破坏机理,较好地解释了夹层首先劈裂破坏,带动盐岩互层张拉裂纹扩展的实验现象.关键词：层状盐岩;蠕变特性;蠕变试验;破坏机理中图分类号：TU452;O357.3文献标识码：A文章编号：1674-5876（2010）01-0016-05
收稿日期：2009-09-24基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2007CB209400);国家自然科学基金资助项目(50774093)；煤矿安全开采技术湖南省重点实验室开放基金资助项目(2008001)通信作者：赵延林(1973-),男,湖南湘潭人,讲师,博士,研究方向:岩石力学及多场耦合.E-mail:yanlin_8@矿业工程研究MineralEngineeringResearch第25卷第1期2010年3月Vol.25No.1Mar.2010
能源作为国家的经济命脉具有重要的战略意义,
石油、天然气等能源战略储备关系到国家的安全和社
《岩石流变扰动特性试验研究》
《岩石流变扰动特性试验研究》篇一
一、引言
在地质工程领域，岩石的流变行为及扰动特性研究具有重要价值。随着工程建设深入地下，岩石的流变及扰动行为对于地质稳定性的影响越来越显著。岩石的流变是指其长期在外力作用下发生持续变形的特性，而其扰动特性则与岩石的物理性质、结构特征及外部环境密切相关。本文通过试验研究，对岩石的流变扰动特性进行深入探讨，以期为地质工程提供理论支持和实践指导。
二、试验材料与方法
1. 试验材料
试验选用的岩石样品来自某地质工程现场，具有代表性。样品经过加工处理，满足试验要求。
2. 试验方法
（1）流变试验：采用流变仪进行岩石流变试验，记录不同外力作用下的变形数据。
（2）扰动试验：通过改变温度、湿度等环境因素，对岩石样品进行扰动，观察其扰动特性。
（3）数据采集与分析：采用高精度测量设备，对试验数据进行采集与处理，运用统计学方法对数据进行分析。
三、试验结果与分析
1. 流变试验结果 流变试验结果显示，岩石在外力作用下发生持续变形，变形量随时间增加而增大。不同外力作用下，岩石的流变行为存在明显差异。
2. 扰动试验结果
扰动试验表明，岩石的扰动特性与其物理性质、结构特征及外部环境密切相关。在温度、湿度等环境因素发生变化时，岩石的扰动行为显著增强。
3. 数据分析
通过对试验数据的统计分析，发现岩石的流变及扰动行为具有一定的规律性。不同岩石样品在相同外力作用下的流变行为存在差异，而同一岩石样品在不同环境因素下的扰动行为也存在差异。
四、讨论
根据试验结果，我们可以得出以下结论：
1. 岩石的流变行为与外力作用密切相关，不同外力作用下，岩石的流变行为存在明显差异。
2. 岩石的扰动特性受其物理性质、结构特征及外部环境的影响较大。在温度、湿度等环境因素发生变化时，岩石的扰动行为显著增强。
3. 通过对试验数据的统计分析，可以得出岩石流变及扰动行为的规律性，为地质工程提供理论支持和实践指导。
非饱和土蠕变试验方法探讨
第３Ｏ卷第２期 ２００８年４月 ｉ峡大学学报（自然科学版） Ｊ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ｖｏ１．３０ ＮＯ．２ Ａｐｒ．２００８
非饱和土蠕变试验方法探讨
关倪王世梅 （三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北宜昌４４３００２）
摘要：非饱和土蠕变是在非饱和土力学及常规土蠕变力学基础上提出来的一种新理论．进行非饱 和土流变试验是一个新的尝试。在国内外还不曾有过类似试验的报道．与常规土蠕变试验相比，该 试验在气体加压、密封、透水及恒定加载等方面具有特殊要求，试验仪器及方法非常复杂．在对非 饱和土蠕变试验方法进行探索的基础上，提出了进行该试验的基本操作步骤、关键技术及试验中 应注意的问题，并提出了几种进行非饱和蠕变试验的设计方案． 关键词：非饱和土蠕变； 试验方法； 基质吸力 中图分类号：ＴＵ４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—９４８Ｘ（２００８）０２—００３２—０３
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｃｒｅｅｐ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ Ｓｏｉｌ Ｇｕａｎ Ｎｉ Ｗａｎｇ Ｓｈｉｍｅｉ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｈａｚａｒｄｓ ｉｎ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ａｒｅａ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖ．，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２。Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃｒｅｅｐ ｏｆ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｉｌ。ａ ｎｅｗ ｔｈｅｏｒｙ，ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｌｌ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｉｔ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｒｙ ｔｈａｔ ｄｏｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔ ｏｆ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｉｌ ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｓｏｉｌ，ｔｈｉｓ ｔｅｓｔ ｈａｓ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｉｒｐｒｏｏｆｉｎｇ，ｐｅｎ— ｅｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｌｏａｄｉｎｇ．Ｔｈｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘ．Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍａｎｉｐｕ— ｌａｔｉｖｅ ｓｔｅｐｓ，ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｍａｔｔｅｒｓ ｎｅｅｄｉｎｇ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｏｆ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔ ｏｆ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｉｌ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｃｒｅｅｐ ｏｆ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｉｏｌ；ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ； ｍａｔｒｉｘ ｓｕｃｔｉｏｎ
岩土力学知识点总结
一、岩土力学基础
1. 岩土力学的发展历史
岩土力学作为一门交叉学科，起源于19世纪。最早的岩土力学理论主要集中在岩石力学和土力学领域，包括岩石力学中的强度理论、地压理论以及土力学领域的固结理论和渗流理论等。20世纪以来，随着岩土工程领域的不断发展，岩土力学逐渐成为一个独立的学科体系。
2. 岩土力学的研究内容
岩土力学研究的内容主要包括岩土材料的力学性质、岩土体的力学行为以及岩土体在外力作用下的变形和破坏等。岩土力学的研究内容涉及岩土工程中的各个领域，如地基基础工程、隧道工程、边坡工程、岩土体工程等。
3. 岩土力学的应用价值
岩土力学的研究成果在土木工程、地质工程和采矿工程等领域中具有重要的应用价值。岩土力学研究成果可以指导工程设计和施工，保障工程的安全和稳定。此外，岩土力学研究成果还可以为地质灾害防治和资源开发提供科学依据。
二、岩土材料力学性质
1. 岩土材料的分类
岩土材料主要包括岩石和土壤两大类。岩石是由矿物颗粒组成的固体材料，具有一定的强度和硬度。土壤是由矿物颗粒、有机质、水和气体混合而成的多相系统，具有一定的孔隙结构和渗透性。
2. 岩土材料的物理性质
岩土材料的物理性质包括密度、孔隙度、含水率、渗透性等。这些物理性质对岩土体的力学性质和力学行为具有重要影响。
3. 岩土材料的力学性质
岩土材料的力学性质主要包括弹性模量、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗压缩强度等。这些力学性质是岩土材料在外力作用下的基本反应。
4. 岩土材料的蠕变性质
岩土材料在长期外力作用下会产生蠕变变形，即在一定条件下，岩土材料在一段时间内受力后会继续发生变形，这种变形是渐进的和不可逆的。
1. 岩土体的形成与变形
岩土体是由岩石和土壤组成的复杂多相体系，在外力作用下会发生各种形式的变形，如压缩变形、拉伸变形、剪切变形等。岩土体的变形是由岩土材料的力学性质和孔隙结构等因素共同作用的结果。
2. 岩土体的强度特性
岩石流变力学特性略析
岩石流变力学特性略析
1.前言
在进行岩体边坡，巷道围岩等工程的长期稳定性评价时，则需要考虑岩石或岩体结构的应力应变随时间变化的这一特殊力学特性。由于岩石的流变性极大地影响到工程的安全性，因而这一方面的研究早已引起了国内外学者的广泛关注。[1]一般来说，关于岩体介质的流变性研究包括裂隙岩体的流变性，含夹层的软弱岩体的流变性研究等。所谓流变性，从宏观上看，是指当岩石所受的应力水平超过其所能承受的流变下限，其产生随时间变化的流变变形；而从微观上看，既是岩石内部组构随时间不断调整，重组的过程，导致应力应变的分布不断出现变化。
2.研究内容
岩石流变性一般包括几个方面：一是蠕变，即在应力水平为常量时，其变形随时间增长的过程；二是应力松弛，相反，在应变水平保持恒定时，岩体应力随时间一定程度上不断衰减的过程；三是长期强度，即岩体强度随时间不断降低的过程，并逐渐衰减至一个稳定值；四为弹性后效与粘滞效应，在加载完成后瞬时弹性变形完成，此后部分粘性变形随时间增长，并趋于稳定，此部分的变形值在卸荷后仍然可以恢复，但徐经理一定的时间，这两个过程分别称之为滞后效应与弹性后效，或统称为粘滞效应。
3.试验方法与数据分析
3.1试验仪器
现阶段在岩石室内流变试验应用较为广泛的是全自动岩石三轴流变试验伺服控制系统，该试验设备能够长时期的保持轴向及侧向压力的稳定，并能通过计算机自动记录，采集实时数据。[2]
3.2试验方法与数据分析
蠕变试验的加载方式一般分为分别加载及分级加载。分别加载指在理想条件下岩石试件，试验条件及试验设备等完全相同的条件下，对几个试件施加不同的荷载，从而得到不同应力水平下的蠕变曲线。但由于实际试验条件的限制，一般岩石蠕变试验只能通过采取分级加载的方式，在一个岩石试件上逐级施加不同荷载来观察岩石不同应力下的蠕变特性。要得到不同应力水平下独立的蠕变曲线，需要利用基于Boltzmann线性叠加原理的"坐标平移法"，由原始阶梯状的蠕变历时曲线得到分级加载条件下的蠕变曲线，以便分析蠕变应变与不同应力水平之间的关系；其次，由于蠕变的应力应变关系在不同时刻下是不同的，为了从直接获取的蠕变曲线中近似的得到同一时刻岩石蠕变的应力应变关系及其随时间的变化规律，并观察屈服强度的近似值，可以根据蠕变曲线中选取相同时间t，用其所对应的应力水平σ和应变值ε所组成的应力应变等时曲线，同时可近似的得到等时弹性模量等。等时曲线随着应力的增大而逐渐向应变轴靠近，从而在一定程度上可以认为流变是具有非线性特性的，同时说明岩石逐渐向进入应变软化阶段。曲线也同时随时间的增长向应变轴偏移，说明蠕变量随时间的增长而逐渐增大。另一方面，在较明显的曲线拐点处可认为是屈服强度，理论上t=0所对应的曲线峰值为岩石的瞬时强度，t=∞对应的峰值曲线为长期强度；此外，通过蠕变速率曲线的分析，也可以在一定程度上判断出不同阶段的蠕变状态。
软弱围岩的蠕变损伤特性及最佳支护时间
第２８卷，第１期 ２ ０ ０ ７年１月 中 国 铁 道 科 学 ＣＨＩＮＡ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ，２００７
文章编号：１００１—４６３２（２００７）０１—００５０—０６
软弱围岩的蠕变损伤特性及最佳支护时间
王永刚，任伟中
（中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室，湖北武汉４３００７１）
摘要：从岩体的蠕变全过程、长期强度和能量耗散的角度，分析软弱围岩的蠕变损伤特性。围岩的蠕变 损伤是内部新裂纹产生和不断扩展的结果，是变形损伤与时间损伤效应的耦合。当围岩内应力水平低于其长期 强度时，表现为时间损伤效应；当围岩内应力水平高于其长期强度时，表现为变形损伤效应。根据软弱围岩的 蠕变损伤特性，选择合理的支护时间，使围岩的蠕变变形不至达到加速蠕变阶段，围岩强度不低于其长期强度， 则可以有效避免围岩的失稳破坏。运用西原模型引入蠕变损伤变量，采用粘弹塑性理论研究软弱围岩的蠕变变 形规律，提出通过位移反分析或蠕变试验方法确定模型中的蠕变参数，进而确定软弱围岩二次支护最佳时问的 方法。工程实践证明该方法是合理的。
关键词：软弱围岩；蠕变损伤｝参数；支护时间；岩土工程 中图分类号：Ｕ４５６．３１ 文献标识码：Ａ
在软弱围岩或不良岩层中开挖隧道或巷道后，
由于围岩具有流变特性，围岩在地应力的作用下往
往会向开挖空间缓慢的移动收敛，具体表现为隧道 的侧墙逐步向隧道内收敛，底板缓慢隆起，拱顶挤
压开裂等＿ｌ 。主要原因是由于围岩蠕变流动变
形，导致其内部产生新裂纹，裂纹不断扩展使围岩
强度低于长期强度，且小于围岩内应力，围岩失稳
破坏。如能适时进行支护，可有效地阻止围岩的失
稳破坏。
目前，软弱围岩的支护主要采用新奥法。新奥 法在地下工程开挖以后，允许围岩有一定程度的变
形，从而充分利用围岩自身的承载力，减小支护结
构上的荷载。新奥法虽然间接地考虑了围岩流变的
时间效应和开挖面的空间效应，但对于围岩合理支 护时间与最大允许变形量等软岩支护设计与施工所
岩石类材料松弛特性研究现状分析
煤矿现代化 ２０１ １年第３期 总第１０２期
岩石类材料松弛特性研究现状分析
樊明，丁言露，孟庆武
（中国矿业大学矿业工程学院。江苏徐州２２１１１６）
摘要深井软岩巷道支护是国内外研究的重点和难点，深井软岩巷道围岩变形的重
要特点是流变性，松弛特性是岩石流变性的重要方面，但是少有研究。基于软岩巷道比例
大，支护难等实际问题，加强对岩石松弛特性的研究，可以为深井软岩巷道支护研究提供理
论依据。这将直接关系到井巷工程的经济性、可靠性和安全性。本研究对岩石松弛特性国内 外研究现状进行了分析与评价，同时提出岩石松弛特性试验研究方法。
关键层 分析评价：松弛特性：试验研究
中图分类号：ＴＤ３１３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９—０７９７（２０１１）０３—００４１—０３
随着我国煤矿开采深度的不断延伸，软岩巷道
的数量也在不断增加，软岩巷道支护成为困扰我国
煤矿生产建设的重大问题之一。而深井软岩巷道围
岩变形以流变为主。关于岩石流变特性，以往的研
究多集中在岩石蠕变特性方面，对岩石松弛特性鲜
有研究。而在巷道开挖过程中普遍存在岩石的卸荷
松弛过程，目前并没有建立起综合反映应力和时间
关系的理论模型。
岩石松弛特性与蠕变特性决定了软岩巷道支
护与围岩相互作用的演变机制和过程，弄清岩石松
弛特性无疑对进一步正确认识和解答不同类型巷
道支护（加固）的对象、围岩稳定条件、支护（加固）
与围岩相互作用的机制、各种支护（加固）技术优化
选择设计方法等根本性问题提供重要的理论基础，
具有重要的理论研究意义。
１ 国内外研究现状分析与评价
岩石流变力学的研究对于解决岩石力学的实
际问题非常重要，岩石流变特性也是用以解释和分
析地质构造运动现象和进行岩体工程长期稳定性
预测的重要依据。随着岩体工程规模的扩大以及采
矿工程向深部的推进，岩石流变性质的研究与工程
应用越来越得到重视。
１．１国内外研究现状
２０世纪五、六十年代，Ｅ．Ｈ．Ｌｅｅ和陈宗基教授
考虑岩土流变特性的滑坡稳定性分析
西北水电・２０１２年・第１期 １３ 文章编号：１００６－－２６１０（２０１２）０１＿＿００１３＿＿０３ 考虑岩土流变特性的滑坡稳定性分析 郑俊 ，郭飞 （１．三峡大学科技学院，湖北省宜昌市４４３００２；２．三峡大学土木与建筑学院，湖北省宜昌市４４３００２） 摘要：分析研究岩土体的流变特性，在考虑岩土体流变特性的基础上分析滑坡的稳定性，并与强度折减法进行比 较。 关键词：流变特性；稳定系数；强度折减 中图分类号：ＴＶ２２３．３１ 文献标识码：Ａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ＺＨＥＮＧ Ｊｕｎ ，ＧＵＯ Ｆｅｉ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｃｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｅａｌ ｍａｓｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｃａｌ ｍａｓｓ，ｔｈｅ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｃｏｍｐ￣ｅｄ ｉｔ ｗｉｔｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ０ 引 言 滑坡的稳定性评价一直是大家关注的问题，研 究滑坡稳定性的一般方法是刚体极限平衡方法，这 个方法计算原理简单，但是必须指定滑动面并且不 能得出滑坡中的应力分布。随着数值分析方法的不 断发展，有限元强度折减法和有限差分强度折减法 也被用来分析滑坡稳定性。有限差分程序中的强度 折减法只能计算常规弹塑性分析时的安全系数，如 何在考虑滑坡流变特性的基础上计算滑坡稳定性是 一大难点。 １稳定分析方法 １．１弹塑性强度折减法 所谓强度折减，就是在理想弹塑性有限差分计 算中将边坡岩土体抗剪切强度参数（内聚力和内摩 擦角）逐渐降低直到其达到极限破坏状态为止，此 收稿日期：２０１１ １１—１８ 作者简介：郑俊（１９８２－），男，湖北省成宁市人，助教，从事岩土 工程研究． 时程序可以自动根据其弹塑性数值计算结果得到边 坡的破坏滑动面，同时得到边坡的强度储备安全系 数 ，滑动面为一塑性应变剪切带，在塑性应变和位 移突变的地方。 强度折减安全系数表示为： ｌ＝ 式中：丁为岩土体材料的初始抗剪强度；ｔｒ 为折减后 使坡体达到极限状态时的抗剪强度。 有限差分强度折减法采用摩尔一库仑强度屈服 准则（图１），对于莫尔一库仑准则其强度折减过程如 下：
flac3d中蠕变与渗透
flac3d中蠕变与渗透
传统离心机试验方法不能模拟岩土体的蠕变,通过3种不同的蠕变模型(Maxwell模型、Kelvin模型、bingham模型),定量计算了离心机模拟蠕变时的时间相似比。从原理上揭示了离心机目前不能模拟蠕变的关键原因在于模型和原型的渗透系数相同,提高模型中流体的渗透系数就能缩短离心机中岩土体的蠕变时间。证明了线性粘弹性体的粘滞性系降低N倍,蠕变时间则缩短N倍。并用FLAC3D建立burger蠕变模型,计算了其他流变模型的蠕变时间,得出结论:离心机模拟蠕变时将岩土体内的液态水置换成粘滞性系数更低的流体材料,就可以缩短蠕变时间。这对离心机模拟岩土体蠕变的进一步发展提供了依据。
压力型锚索因其能充分发挥锚索的抗拉性能和岩土体的抗压性能，能提高岩土体的强度，且具有防腐与耐久性优势，尤其在软弱岩土体中具有良好的锚固效果，故被广泛地应用到矿山、基坑、隧道、边坡等加固工程中。目前，因岩土体的多样性、复杂性和不确定性，虽然使压力型锚索锚固机理的理论研究、试验研究、数值模拟研究等方面的研究成果还滞后于工程实际的需要，但预应力锚索锚固技术的研究还在不断地深入。基于岩体蠕变与锚索预应力损失的耦合理论，考虑岩体初始应力状态、水和化学侵蚀等多种因素的影响，确定了锚索预应力变化和岩体蠕变主要参数的关系式，并就大型地下厂房顶拱预应力锚索监测数据和理论计算值的相似性和差异性进行了对比分析。以某基坑现场监测数据为基础，考虑渗透作用建立了一种土体蠕变和锚索预应力损失之间的耦合效应模型，推导出了因土体蠕变而引起的锚索预应力松弛方程，基于FLAC3D软件开发了相应的计算程序，并考虑渗透作用分析了该基坑因土体蠕变而引起的锚索预应力损失特性。基于顺层岩坡岩体滑移引起的锚索受力变化，结合极限分析上限法与强度折减法，推导出了地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡的动安全系数计算理论公式，通过算例分析反映了预应力锚索的抗震作用效果。
饱和粘土蠕变特性研究及参数确定
第２２卷第４期 石家庄铁道学院学报（自然科学版） Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．４
２００９年１２月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧ ＲＡＩＬＷＡＹ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）Ｄ。 ．２００９
饱和粘土蠕变特性研究及参数确定
周镇勇，魏丽敏
（中南大学土木建筑学院，湖南长沙４１００７５） 摘要：将两种弹一粘弹性模型（Ｂｕｒｇｅｒｓ和Ｈ－２Ｋ模型）的一维蠕变方程，转换成三维状态下的
应力一应变一时间关系，分别推导出常应力下两种模型的轴向应变随时间变化的方程。采用分级 加载法进行室内长期单轴压缩蠕变试验，结合两种模型三维应力状态的轴向应变表达式，对试
验结果进行拟合，得出相应模型的本构参数。试验结果表明：饱和粘土在新增荷载作用下２—３
ｄ变形趋于稳定，Ｂｕｒｇｅｒｓ模型和Ｈ一２Ｋ模型均能较好地模拟饱和粘土的衰减蠕变过程；而Ｈ－２Ｋ 模型能更好地模拟土样在常应力作用下的蠕变特性。 。
关键词：蠕变；Ｂｕｒｇｅｒｓ模型；Ｈ－２Ｋ模型；本构参数 中图分类号：ＴＵ４１ｌ 文献标识码：Ａ文章编号：１６７４—０３００（２００９）０４—００４８—０５
１ 引言
近年来，高速铁路建设在我国蓬勃发展，为了保证行车的平顺性和稳定性，高速铁路对工后沉降提出 了更高的标准，例如武广客运专线要求工后沉降≤１５ ｍｍｌｌ Ｊ。而岩土的蠕变特性是影响工后沉降的一大
因素，因此研究岩土的蠕变特性对探讨路基工后沉降具有实际意义。研究岩土体的蠕变问题，首先要解 决的是合理确定岩土体的蠕变本构模型，并通过试算、类比、经验估计等方法来正确确定其本构参数。许 宏发 ＿３ 等通过回归反演法，对试验数据采用多项式进行拟合，得出相应的参数。依据蠕变本构方程，对
其中的参数进行替换简化，直接拟合出本构参数，所得参数较为直观，物理意义明确。 由于土的性质极其复杂，通常具有多种不同的蠕变特性。而特定的蠕变模型往往只能从某个侧面揭