从细观角度分析岩石蠕变机理.pdf

1 引言 岩石的流变性是岩石的重要力学特性之一，在众多岩石中作为泥质软岩 类的泥岩的流变特性尤为显著，常常导致地面和地下众多岩石工程出现 稳定性问题， 例如在第三系泥岩中开采煤炭资源所出现的地下巷道软岩 支护问题等过去，人们对岩石流变性的研究主要集中在表象规律性探 索方面，随着岩石工程问题的日趋复杂，仅靠对表象规律性的了解已不 能较好地解决复杂的工程问题，如新奥法的二次支护时间选择问题一直 是学术界和工程界所争论的焦点问题之一只有对岩石的蠕变机制进行 充分地研究，才有可能较好地解决这些工程问题因此，对岩石蠕变机 制的研究，无论对于岩石力学基础理论发展，还是对于实际工程问题的 解决都具有十分重要的意义 岩石流变力学的创立是由金属材料流变学发展而来的，是材料流变 学的一个重要分支岩石流变力学成为一门独立学科的标志是1922 年 出版的 Bingham 名著《流动和塑性》及1929 年美国流变协会创剖¨ D．T．Griggs【2】最早提出岩石发生蠕变的荷载阈值约为破坏荷载的 12．5％之后 C．H．Scholz[3】提出产生脆性岩石蠕变的主要原因为 岩石微破裂过程的时间效应M．Langel-14]1979 年在第四届国际岩石 力学大会上系统阐述了岩石流变的基本概念、规律及相关的工程问题。

陈宗基早在 20 世纪 50 年代就将流变学应用于土力学中，提出了微观流 变学基本原理、“黏土结构力学”学说和土的三向固结流变理论，并于 1959 年把流变理论引入岩石力学 刘雄 15j 借助金属材料的蠕变机制从 细微观角度简要讨论了岩石的蠕变机制王子潮和王绳祖【6】通过分析岩石变形破坏特征， 认为引起岩石半脆性蠕变破坏的3 种机制是高应力 作用下的岩石的剪切微破裂扩展、连通，并向擦滑动转变，高温下岩石 塑性一假塑性流动失稳， 介于两者之间的岩石由塑性一假塑性流动向破 裂和摩擦滑动的转变谷耀君“j 用激活能理论分析砂岩的蠕变机制问 题范秋雁和朱维申lsJ 通过将岩石蠕变曲线单轴压缩曲线绘于同一图 上，经分析提出岩石的蠕变机制是岩石的裂隙扩展与内部应力场不断发 展与调整的过程 陈有亮和孙钧【9】提出了判断岩石起裂的流变断裂准则以及裂纹时效扩展机制任建喜和葛修润【l 0】通过对三轴压缩岩石蠕变损伤扩展特性CT 实时分析试验，得到的结论为在蠕变瞬 时段，裂纹在很短的时间内有一定的扩展，然后稳定扩展，岩石进入蠕 变稳态段，随着时间的推移，岩石体积膨胀，轴向应变稳定增加，在稳 态段的末期， 裂纹扩展速度加快， 岩石很快进入蠕变加速段。

侯公羽【l1】通过分析岩石蠕变变形的混沌特性，提出了岩石蠕变变形的发展过程是一种从有序一混沌 (无序)一有序的过程，并且控制岩石蠕变系统的应力 水平是避免其混沌发生的主要途径从以上的国内外研究现状来看，对 于岩石蠕变机制的研究相对较少，有必要进一步地深入研究本文选择 蠕变特性显著的第三系泥岩作为研究对象，进行室内单轴压缩无侧限蠕 变试验和有侧限蠕变试验， 探讨泥岩的蠕变特性， 特别是配合扫描电镜， 着重探讨泥岩蠕变过程中的细观和微观结构的变化，在此基础上深入分 析岩石的蠕变机制 参考文献 (References) ： 【l】王思敬，杨志法，傅冰俊．中国岩石力学与工程的世纪成就M．南京：河海大学出版社，2004．—，ANG sijmg YANGZhifa ，Fu BingjunCcntruy aehicvcment of rock mechanics and rock engineering in China[M] ． 【2】GRIGGS D T ．Creep of roeks[J]． Journal of geolosy，1939，47:225—251． 【3】。