巖體蠕變和松弛的區(qū)別
固體介質(zhì)在長(zhǎng)期靜載荷作用下,應(yīng)力、應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而變化的性質(zhì),稱為流變性。蠕變和松弛則是流變性的兩種宏觀表現(xiàn)。蠕變是在一定溫度和應(yīng)力作用下的固體介質(zhì)隨時(shí)間而產(chǎn)生的緩慢、連續(xù)的變形;松弛是在一定溫度和變形條件下的固體介質(zhì)隨時(shí)間而產(chǎn)生緩慢、連續(xù)的應(yīng)力減小。工程實(shí)踐證明,巖石具有流變性,某些巖石或受高溫高壓的巖石,蠕變現(xiàn)象更是多見。巖體同樣也會(huì)發(fā)生蠕變?;◢弾r類巖石在低溫、低應(yīng)力下,蠕變量微小,可忽略計(jì);而粘土巖、泥質(zhì)頁(yè)巖和具有充填粘土和泥化結(jié)構(gòu)面的巖體,蠕變量通常很大,必須重視,以便對(duì)巖體變形和穩(wěn)定性作出正確論證。
試驗(yàn)表明,巖體蠕變可以劃分為三個(gè)階段(圖4-9)。第一階段(oA段),稱為減速(初始)蠕變階段,變形速度逐漸減小,至A點(diǎn)達(dá)到最小值。該階段在任一應(yīng)力值下均可出現(xiàn)。第二階段(AB段),稱為等速蠕變階段,其變形緩慢平穩(wěn),變形速度保持常量,一直持續(xù)到B點(diǎn)。第三階段(BC段),稱為加速蠕變階段,它出現(xiàn)在應(yīng)力值等于或超過巖體的蠕變極限應(yīng)力條件下,其變形速度逐漸加快,最終導(dǎo)致巖體破壞。
巖體的三個(gè)蠕變階段,并不是在任何應(yīng)力值下都可全部出現(xiàn)。應(yīng)力值較小,巖體僅出現(xiàn)第一階段或第一與第二階段;應(yīng)力值等于或超過巖體極限能力,巖體才可能蠕變至破壞。通常把蠕變破壞的最低應(yīng)力值,稱為長(zhǎng)期強(qiáng)度。
圖4-9 不同應(yīng)力條件下(σa < σb <σc <σd)巖體典型蠕變曲線
Ⅰ—減速(初始)蠕變;Ⅱ—等速蠕變;Ⅲ—加速蠕變
研究軟弱巖體和巖體沿某些結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性問題,應(yīng)特別注意其長(zhǎng)期強(qiáng)度和蠕變特性。根據(jù)原位剪切流變?cè)囼?yàn)資料,軟弱巖體和泥化夾層的長(zhǎng)期抗剪強(qiáng)度(τl=tan φl)與短期抗剪強(qiáng)度(τs =tan φs)的比值約為0.8左右,大體相當(dāng)于快剪試驗(yàn)的屈服極限與強(qiáng)度極限的比值。
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