岩石蠕变特性小结与分析

【摘 要】岩石蠕变研究处于一个探索阶段，大量学者对岩石蠕变特性进行了研究，本文通过对岩石蠕变特性的文献的阅读，综述了一些有关岩石蠕变特性的知识。

岩石蠕变特性是岩石的重要力学特性之一，很多的岩石工程问题都与岩石蠕变性有密切关系。大量国内外许多学者对岩石的蠕变特性进行了大量研究，取得了许多研究成果。1939年Griggs发表了他的研究成果，提出砂岩、泥板岩和粉砂岩等类岩石中，当荷载达破坏荷载的12. 5%～80%时就发生蠕变的观点。在此以后的几十年里，很多研究者相继从各个不同方面进行了岩石蠕变研究。本文从文献的角度来介绍岩石蠕变特性的有关研究工作和存在的一些问题。

一、典型岩石蠕变变化曲线

由上图可知，在加载的瞬间，岩石产生一个瞬时弹性应变， 此后岩石变形随时间的推移而逐渐增大.岩石蠕变可划分为3个阶段，即初始蠕变（减速蠕变）阶段、稳定蠕变（等速蠕变）阶段和加速蠕变阶段。

二、蠕变特性研究

陈祖安等人研究了三轴应力下岩石蠕变扩容的微裂纹扩展模型.介绍了岩石内部低温蠕变下微裂隙扩展的原因：一种是裂纹增长受化学反应作用，一种是裂纹扩展是扩容和流体渗透的耦合作用结果，第三种原因是岩石介质本身的多层次时间消耗性，有流变性，导致微裂纹随时间扩展，而微裂纹扩展的结果，在宏观上表现出来的就是蠕变扩容，即应变随时间膨胀。侯公羽从混沌行为的角度来研究岩石的蠕变特性，揭示貌似随机的现象背后可能隐藏的简单规律，以求利用这些普遍遵循的共同规律来解决一大类复杂系统的问题。通过蠕变混沌特性的流变模型法和实验法的研究，分析了其混沌行为的演化过程、进入混沌的通道以及混沌发生的条件，讨论了两种方法的现场工程应用问题以及相关参数的理论和实践意义。潘长良等采用不可逆热力学方法，在Biot粘弹性发展方程的基础上引入能反映材料内部结构变化和损伤的结构参数按其对Helmholtz自由能和发展方程的影响，推导出岩石非线性蠕变一般发展方程，并研究了单轴蠕变时岩石的非线性蠕变行为。

三、岩石的蠕变模型研究

同时，采用分级加载通常是为了更好的研究岩石蠕变的全过程，缩短了实验周期，它是常用的一种蠕变实验方法，文中还介绍了分级加载条件下的蠕变试验资料，证明分级加载岩石蠕变方程的正确性。吴秀义等采用模型法研究了水压与外力共同作用下的岩石蠕变模型，并提出了修正过得Burgers模型。对Burgers模型进行修正，建立在水压与外力共同作用下岩石的蠕变模型，不但可以描述岩石在水压与外力共同作用下初始蠕变和稳定蠕变阶段的蠕变特性，而且也可以描述加速蠕变阶段的特性。

四、岩石蠕变模型研究进展及问题探讨

马柯等从四个方面综述了蠕变模型的研究进展。介绍了岩石蠕变的基本理论和本构模型和岩石蠕变模型的改进与发展。并指出了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。

五、总结

岩石蠕变模型极大的丰富了岩石蠕变理论，很好的描述了岩石三个阶段的发展规律，尤其是研究第三阶段岩石蠕变有了很大的发展。但是岩石的受力不均匀，受周围环境影响很深，不可预测的因素随时存在，现实中的岩石并不是理论模型中的简单的一维组合，而是复杂的三维情况，并伴随有水、围压和温度等作用故加大了岩石蠕变特性的研究，研究岩石蠕变特性，应从各角度，各方向着手，预测岩石蠕变的发展趋势可对今后的有关岩石方面工程起到极大的推动作用。

参考文献：

[1]张忠亭， 罗居剑.分级加载下岩石蠕变特性研究[J].岩石力学与工程学报.2004.23（2）：218-222.

[2]陈祖安，伍向阳.三轴应力下岩土蠕变扩容的微裂纹扩展模型[J].地球物理学报.1994.37（1）：156―160.

指导教师：马强

作者简介：柳井云（1992-），男，湖北工业大学土木工程与建筑学院土木工程专业2012级本科生。

指导教师简介：马强（1983-），男，湖北工业大学土木工程与建筑学院，讲师。