刘振等：循环加卸载下闪长玢岩蠕变特性及损伤本构模型 145 应力不变，持续72h,在此过程中注意观察保存试 卸载蠕变试验结果如图1所示.从图1中可得， 样的轴向和环向变形.然后，偏应力卸载至0MPa, 试样在每级偏应力作用下首先产生瞬时变形，然 保持偏应力不变，持续24h.最后，按照同样的方 后开始产生蠕变变形，试样在较低偏应力水平下， 法进行下一级加载，重复上述步骤直至试样破坏 呈现出衰减和等速蠕变.偏应力增加至第5级 试样在三轴循环加卸载蠕变试验中各级的偏应力 100MPa时，试样经过短暂的衰减蠕变和等速蠕变 水平根据常规三轴压缩试验的结果确定.试验加 后，蠕变速率迅速增加试样进入加速蠕变阶段，随 载阶段的偏应力分别为60,70,80,90和100MPa. 后不久试样破坏.当每级偏应力卸载时，瞬时弹性 1.1闪长玢岩蠕变试验结果 应变瞬间恢复至0，随后黏弹性应变随时间缓慢 采用上述试验方案得到闪长玢岩三轴循环加 恢复 120 35 120 (a) (b) 100 -01-03 30 100 -Cy 25 80 80 20 15 40 10 20 20 100 200 300 400 10 20 30 40 h E/10- 图1闪长玢岩三轴压缩蠕变试验结果.()应变、应力-时间曲线：(b)应力-应变曲线 Fig.I Triaxial compression creep test results of diorite porphyrite:(a)strain and stress vs time curves;(b)stress-strain curve 众所周知，岩石材料的变形分为可恢复的弹性 在三轴循环加卸载蠕变试验加载阶段，可以 变形和不可恢复的塑性变形.而在蠕变试验中变形 得到试样瞬时应变（em=eme+emp)和蠕变应变 又可划分为与时间无关的瞬时变形和与时间有关的 (c。=ee+ecp),在卸载阶段，可以得到瞬时弹性应变 蠕变变形四.故此我们可以认为在循环加卸载蠕变 (em)和黏弹性应变(ee).根据闪长玢岩三轴循环 加卸载蠕变试验结果对试样的蠕变应变进行黏 试验中，应变由与时间无关的瞬时弹性应变(eme)和 弹、塑性应变分离.分离结果如表1所示.表中， 瞬时塑性应变(emp)以及与时间相关的黏弹性应变 oa为试验加载阶段的偏应力，为试验卸载阶段 (ee)和黏塑性应变(ep)组成，用公式表示为： 的偏应力，p为塑性应变即瞬时塑性应变与黏塑 &Eme +Ece Emp+Ecp (1) 性应变之和 表1 闪长玢岩三轴循环加卸载蠕变试验黏弹塑性应变分析 Table 1 Viscoelastic strain analysis of diorite porphyrite triaxial cyclic loading and unloading creep test d/MPa o/MPa cm/10~3 me/10-3 mp/103 eJ103 ce/10-3 Eep/10- 6/10-3 60 0 9.967 4.342 5.625 1.588 0.213 1.375 7.000 0 0 11.799 4.937 6.862 1.732 0.337 1.395 8.257 80 0 14.169 5.807 8.361 1.854 0.432 1.423 9.784 9% 0 17.526 6.937 10.589 2.053 0.552 1.501 12.091 100 0 20.382 4.761 1.2闪长玢岩蠕变应变与偏应力的关系 应变随着偏应力的增长近似线性增加，拟合效果 图2展示了试样瞬时应变与偏应力之间的关 较好.另外，试样的瞬时塑性应变与瞬时弹性应变 系，从图中可得，试样的瞬时弹性应变、瞬时塑性 之比由1.296增长到1.527.故而在三轴循环加卸应力不变，持续 72 h，在此过程中注意观察保存试 样的轴向和环向变形. 然后，偏应力卸载至 0 MPa， 保持偏应力不变，持续 24 h. 最后，按照同样的方 法进行下一级加载，重复上述步骤直至试样破坏. 试样在三轴循环加卸载蠕变试验中各级的偏应力 水平根据常规三轴压缩试验的结果确定. 试验加 载阶段的偏应力分别为 60，70，80，90 和 100 MPa. 1.1    闪长玢岩蠕变试验结果 采用上述试验方案得到闪长玢岩三轴循环加 卸载蠕变试验结果如图 1 所示. 从图 1 中可得， 试样在每级偏应力作用下首先产生瞬时变形，然 后开始产生蠕变变形，试样在较低偏应力水平下， 呈现出衰减和等速蠕变. 偏应力增加至第 5 级 100 MPa 时，试样经过短暂的衰减蠕变和等速蠕变 后，蠕变速率迅速增加试样进入加速蠕变阶段，随 后不久试样破坏. 当每级偏应力卸载时，瞬时弹性 应变瞬间恢复至 0，随后黏弹性应变随时间缓慢 恢复. (σ1−σ3)/MPa 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 (b) ε1 /10−3 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 40 60 80 100 120 0 100 200 300 400 (σ1−σ3)/MPa t/h (a) ε1/10−3 σ1−σ3 ε1 图 1    闪长玢岩三轴压缩蠕变试验结果. （a）应变、应力‒时间曲线；（b）应力‒应变曲线 Fig.1    Triaxial compression creep test results of diorite porphyrite: (a) strain and stress vs time curves; (b) stress‒strain curve 众所周知，岩石材料的变形分为可恢复的弹性 变形和不可恢复的塑性变形，而在蠕变试验中变形 又可划分为与时间无关的瞬时变形和与时间有关的 蠕变变形[21] . 故此我们可以认为在循环加卸载蠕变 试验中，应变由与时间无关的瞬时弹性应变（εme）和 瞬时塑性应变（εmp）以及与时间相关的黏弹性应变 （εce）和黏塑性应变（εcp）组成，用公式表示为： ε = εme +εce +εmp +εcp （1） 在三轴循环加卸载蠕变试验加载阶段，可以 得 到 试 样 瞬 时 应 变 （ εm=εme+εmp） 和 蠕 变 应 变 （εc=εce+εcp），在卸载阶段，可以得到瞬时弹性应变 （εme）和黏弹性应变（εce）. 根据闪长玢岩三轴循环 加卸载蠕变试验结果对试样的蠕变应变进行黏 弹、塑性应变分离. 分离结果如表 1 所示. 表中， σa 为试验加载阶段的偏应力，σb 为试验卸载阶段 的偏应力，εp 为塑性应变即瞬时塑性应变与黏塑 性应变之和. 表 1 闪长玢岩三轴循环加卸载蠕变试验黏弹塑性应变分析 Table 1   Viscoelastic strain analysis of diorite porphyrite triaxial cyclic loading and unloading creep test σa /MPa σb /MPa εm/ 10−3 εme/ 10−3 εmp/ 10−3 εc / 10−3 εce/ 10−3 εcp/ 10−3 εp / 10−3 60 0 9.967 4.342 5.625 1.588 0.213 1.375 7.000 70 0 11.799 4.937 6.862 1.732 0.337 1.395 8.257 80 0 14.169 5.807 8.361 1.854 0.432 1.423 9.784 90 0 17.526 6.937 10.589 2.053 0.552 1.501 12.091 100 0 20.382 4.761 1.2    闪长玢岩蠕变应变与偏应力的关系 图 2 展示了试样瞬时应变与偏应力之间的关 系，从图中可得，试样的瞬时弹性应变、瞬时塑性 应变随着偏应力的增长近似线性增加，拟合效果 较好. 另外，试样的瞬时塑性应变与瞬时弹性应变 之比由 1.296 增长到 1.527. 故而在三轴循环加卸 刘    振等： 循环加卸载下闪长玢岩蠕变特性及损伤本构模型 · 145 ·