[科普中国]-岩石蠕变

岩石蠕变(creep of rock)是指在应力和温度不变的情况下，岩石变形(或应变)随时间增长的现象，又称岩石蠕变。

简介岩石蠕变(creep of rock)是指在应力和温度不变的情况下，岩石变形(或应变)随时间增长的现象，又称岩石徐变1。

现象自然界中岩石蠕变是缓慢而不易察觉的，但这种缓慢变形的积累可造成严重后果，如山崩、洞室坍塌等。岩石蠕变在室内用单轴压缩、三轴压缩和扭转试验研究，以单轴压缩试验用得最广，试验结果用蠕变曲线表示。

类型蠕变曲线有2种类型：

（1）稳定蠕变曲线，蠕变甚小，施加荷载后，短期内变形就趋稳定；

（2）不稳定蠕变曲线，变形达到一定值时就以某种常速率不停地增长，直至破坏。

不稳定蠕变主要发生在软弱岩石中，但坚硬岩石的应力超过屈服界限时也可产生不稳定蠕变2。

阶段岩石不稳定蠕变曲线可分为3个阶段：第1阶段曲线向下弯曲，历时较短，这阶段的蠕变称岩石瞬时蠕变，如将所加荷载骤然卸去，应变可随着时间恢复到零，即无残杀变形；第2阶段曲线具有近似不变的斜率，这阶段蠕变称岩石稳态蠕变，在该阶段内卸载岩石有残余变形；第3阶段曲线的斜率逐渐变陡，这阶段的蟮变称岩石加速蠕变，蠕变速率增长，最终使岩石脆性断裂或塑性破坏。

影响因素影响岩石蠕变的主要因素有：

①应力。当应力小时，蠕变速率缓慢，可能渐趋稳定；当应力大时，蠕变加速，应力愈大，蠕变速率也愈大，可能引起破坏。蠕变速率一般与应力的幂函数成比例。

②温度。温度愈高，蠕变变形愈大。当低温时，蠕变近似地与时间的对数、应力和温度等成比例;在高温时，蠕变近似地与时间幂函数及应力幂函数成比例，指数和随温度开高而增大。

③加载速率。当应力相同时，蠕变变形随着加载速率的疏小而增大。此外，岩石蠕变还与湿度有关。

工程上研究岩石蠕变规律常用力学模型。有多种力学模型，在平常温度和中等水平的应力作用下，可用鲍格斯(Burgers) 四元件模型来描述岩石蠕变特性2。

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学