岩石流變性能（rheological behavior of rocks）指岩石的蠕變、應力鬆弛、與時間有關的擴容，以及強度的時間效應等特性。通過研究岩石流變性能，可以分析岩石工程的長期穩定性和地學中的許多重要問題。
基本介紹
- 中文名：岩石流變性能
- 外文名：Rheological behavior of rocks
- 定義：岩石的蠕變、應力鬆弛
- 類型：岩石在恆溫和恆定應力作用下
- 分類：可分為三種類型
簡介,岩石的應力鬆弛,岩石擴容,岩石強度的時間效應,參考書目,
簡介
岩石在恆溫和恆定應力作用下，變形隨時間而增加的現象。應力狀態不同，岩石的蠕變特性也不同。在偏應力作用下的蠕變特性，與偏應力σd和球應力σm的大小有關。圖1為6個相同的岩石樣品在溫度和球應力不變以及不同恆定偏應力的條件下的典型蠕變曲線。曲線表示的蠕變可分為三種類型，即有限蠕變、對數蠕變和破壞蠕變。它們分別對應於三種不同應力範圍。
①有限蠕變 當施加的偏應力小於下屈服值f1時，偏應變ε隨時間的變化是有限的，而且在載入過程中如果卸載，則偏應變可以逐漸恢復到零。這種蠕變稱為有限蠕變,如圖1中的σ1曲線所示。
②對數蠕變 當施加的偏應力超過f1而小於最高屈服值f3時，則偏應變ε隨時間的對數(lgt)線性增加，這種蠕變稱為對數蠕變，如圖中的σ2、σ3和σ4曲線所示。如在載入過程中卸載,則偏應變隨時間能部分地恢復，但不能全部恢復。卸載後，應變隨時間逐漸恢復的現象稱為回復或回彈。
③破壞蠕變 當施加的偏應力超過上屈服值f3時，偏應變ε以減速率、恆定的速率增長直至出現加速蠕變而破壞，如圖中的σ5、σ6曲線所示。
圖1岩石的蠕變曲線示意圖f1是從有限蠕變過渡到對數蠕變的臨界應力值；f3是從對數蠕變過渡到破壞蠕變的又一個臨界應力值。當偏應力小於f3時，岩石是處於穩定狀態的蠕變；而當偏應力超過f3時,岩石是處於非穩定狀態的蠕變。因此,為了確保岩石工程的長期穩定性，若在局部區域的偏應力超過f3，則應採取加固措施。
若增大球應力,則蠕變速度將減慢,且f1和f3值均可提高，這對增強工程穩定性是有利的。
岩石的應力鬆弛 在恆溫和恆定應變作用下，岩石所承受的應力隨時間而減小至某個有限值的現象（見流變學）。
岩石擴容 當施加於岩石上的偏應力超過岩石破壞強度σf的一半左右時，岩石的體積會隨偏應力的增大而增加，這一現象叫作岩石擴容。擴容與時間有關，載入時間越長，擴容越大。這一現象叫作與時間有關的擴容。試驗證明：①擴容隨球應力的增加而減小，但球應力值達到一定數值後，則不產生擴容。②擴容的起始應力值隨球應力的增加而增加。 岩石強度的時間效應 在恆定溫度下，岩石強度隨載入時間的增加而降低的現象。通過實驗，可以推求工程建築物經歷長時間的岩石強度。
研究岩石的流變性能，可以建立岩石的應力-應變-時間關係，即本構關係，計算岩石的應力、應變隨時間的變化；而岩石的擴容是岩石破壞的前兆，因而這一現象在工程上可用來預測岩石的破壞。
岩石的應力鬆弛
在恆溫和恆定應變作用下，岩石所承受的應力隨時間而減小至某個有限值的現象（見流變學）。
岩石擴容
岩石受載過程中體積增大的現象稱為岩石擴容。擴容與時間有關，載入時間越長，擴容越大。這一現象稱為與時間有關的擴容。試驗證明：①擴容隨球應力的增加而減小，但球應力值達到一定數值後，則不產生擴容。②擴容的起始應力值隨球應力的增加而增加。
擴容ed可用下式計算：
式中△V/V為實測的岩石體積應變；ee為線彈性體積應變，即(1-2v)(σ1+σ2+σ3)/E，E為彈性模量，v為泊松比，σ1、σ2、σ3分別為主應力。
岩石強度的時間效應
在恆定溫度下，岩石強度隨載入時間的增加而降低的現象。通過實驗，可以推求工程建築物經歷長時間的岩石強度。
研究岩石的流變性能，可以建立岩石的應力-應變-時間關係，即本構關係，計算岩石的應力、應變隨時間的變化；而岩石的擴容是岩石破壞的前兆，因而這一現象在工程上可用來預測岩石的破壞。
參考書目
Tan Tjong-Kie and Kang Wen-Fa,Time Dependent Dilatancy Prior to Rockfailure and Earthquakes,Proc.of 5th Int. Congr. ISRM, Australia, 1983.
