1.2 岩石流变力学的主要范畴

岩石具有流变性质,具体地讲就是岩石矿物组构或者骨架随时间增长而逐渐调整重组,导致其应力、应变状态亦随时间而持续增长变化的现象。影响岩石流变性质的因素可以分为内在因素和外在因素。内在因素是岩石本身材料的性质,例如,岩石组成矿物性质、孔隙性、含水量以及层理构造。外在因素是岩石所处的环境或试验条件,例如,地应力、温度、湿度、围压、偏应力、加载速率。在实验室岩石流变试验中,温度、湿度和偏应力的变动,也会导致岩石流变变形量的变化。目前所研究的岩石流变力学的性质主要如下。

(1)蠕变特性。指在恒定长期荷载作用下,岩石总应变随时间增长而逐渐增长的现象。

(2)应力松弛特性。指在保持恒定应变情况下,岩石应力随着时间增长而逐渐衰减的现象。

(3)流动特性。指岩石的应变速率是应力的函数,即应变速率随着应力逐渐增长的现象。

(4)弹性后效和滞后效应(黏滞效应)。加载时继瞬间发生的弹性变形之后,仍有部分后续的黏性变形呈历时增长;此外,在一定的应力水平持续作用下,在卸荷之后,这部分黏性变形虽属可恢复的,但其恢复过程却需要一定的滞后时间。对于加载过程中其变形随时间的逐渐增长称为“滞后效应”;而在卸荷之后,其变形随时间的逐渐恢复,则称为“弹性后效”。二者统称为“黏滞效应”,都归属于流变岩体的黏性特征。

(5)长期强度。岩石强度随时间而持续有限降低,并逐渐趋于一个稳定收敛的低限定值,这个低限定值则称为岩石的长期强度。