下载文档原格式
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。
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。
岩石蠕变性能和徐变性能测试方法与分析岩石是地壳中的基本构造材料，其性能对于地下工程的设计和施工起着至关重要的作用。
岩石的蠕变性能和徐变性能是研究岩石长期稳定性和变形特性的重要指标。
本文将对岩石蠕变性能和徐变性能的测试方法和分析进行介绍和探讨。
一、岩石蠕变性能的测试方法与分析1. 岩石蠕变性能的定义及重要性岩石蠕变性是指在恒定的应力条件下，岩石随时间的延续而发生的不可逆性变形。
蠕变性能是岩石长期稳定性的重要指标之一，对于地下工程的安全运营和设计起着至关重要的作用。
2. 岩石蠕变性能的测试方法（1）直接剪切试验法：通过对岩石样品施加恒定剪切应力，观察岩石的剪切应变随时间的变化，以评估岩石的蠕变性能。
（2）恒定应力压缩试验法：通过施加恒定应力对岩石样品进行压缩，观察岩石的应变随时间的变化，以评估岩石的蠕变性能。
（3）恒定应力拉伸试验法：通过施加恒定应力对岩石样品进行拉伸，观察岩石的应变随时间的变化，以评估岩石的蠕变性能。
3. 岩石蠕变性能的分析方法（1）蠕变曲线分析：根据岩石蠕变性能测试获得的实验数据，构建蠕变曲线，分析曲线的特征，如蠕变速率、蠕变应变等，以评估岩石的蠕变性能。
（2）蠕变模型分析：将蠕变性能的实验数据输入到合适的蠕变模型中，通过模型仿真分析，得到岩石的蠕变特性和变形规律，以评估岩石的蠕变性能。
二、岩石徐变性能的测试方法与分析1. 岩石徐变性能的定义及重要性岩石徐变性是指在恒定应力条件下，岩石随时间的延续而发生的可逆性变形。
徐变性能是评估岩石短期变形特性和应力松弛程度的指标。
2. 岩石徐变性能的测试方法（1）应力松弛试验法：通过施加恒定应力，观察岩石应变随时间的变化，以评估岩石的徐变性能。
（2）弛豫试验法：通过施加瞬时应力，观察岩石应变随时间的变化，再施加恒定应力，观察应变的进一步变化，以评估岩石的徐变性能。
3. 岩石徐变性能的分析方法（1）弛豫-徐变模型分析：根据弛豫试验与徐变试验的实验数据，将其输入到合适的模型中，通过模型分析得到岩石的徐变特性和变形规律，以评估岩石的徐变性能。
蠕变模型参数识别蠕变是材料在长时间作用下逐渐变形的现象，其对工程结构的稳定性和可靠性造成了严重的影响。
为了预测和控制蠕变变形，蠕变模型被广泛应用于材料和结构的设计和分析中。
蠕变模型参数的识别是确定模型与实际蠕变行为之间的关系的关键步骤，其准确性和可靠性直接影响到模型的预测能力和工程设计的安全性。
蠕变模型参数识别的过程通常包括以下几个步骤。
首先，需要选择合适的蠕变模型。
常见的蠕变模型包括经验模型和物理模型。
经验模型基于试验数据拟合得到，而物理模型基于材料的微观结构和变形机制建立。
选择合适的蠕变模型要考虑到材料的特性和实际应用情况。
接下来，需要选择适当的试验数据。
试验数据的选择应该具有代表性，能够全面反映材料的蠕变行为。
通常会选择不同应力水平和温度条件下的试验数据进行参数识别。
在实际应用中，为了节约时间和成本，也可以通过有限元模拟等方法得到虚拟试验数据。
然后，需要建立参数识别的数学模型。
参数识别可以看作是一个优化问题，目标是使模型预测结果与试验数据的差异最小化。
常用的优化方法包括最小二乘法、遗传算法和粒子群算法等。
数学模型的建立要考虑到模型的非线性和多参数特性，以及参数之间的相互关系。
在参数识别的过程中，还需要注意参数的可辨识性和唯一性。
可辨识性是指参数能够通过试验数据来确定，而唯一性是指参数的确定是唯一的。
在实际应用中，由于试验数据的限制和模型的简化，参数的可辨识性和唯一性可能会受到一定的限制。
因此，需要通过合理的试验设计和数学模型的优化来提高参数的可辨识性和唯一性。
需要进行参数识别的验证和验证。
参数识别的结果应该能够准确地预测试验数据，并且具有较好的泛化能力。
验证和验证可以通过对新的试验数据进行预测，以及与其他模型的比较来实现。
如果参数识别的结果与实际蠕变行为存在较大的偏差，就需要重新选择模型和优化方法，或者考虑改进材料的制备和处理工艺。
蠕变模型参数识别是预测和控制蠕变变形的关键步骤。
通过选择合适的模型和试验数据，建立数学模型，并采用合适的优化方法，可以得到准确可靠的参数识别结果。
