当结构面剪切应力小于起裂应力时［图3.10（f）中阶段Ⅰ］，结构面的变形方式主要为弹性变形以及接触面和裂隙的闭合压密，结构面的刚度逐渐增大，其曲线保持原有形态的能力较强。当速率发生变化时，结构面中储存的弹性能能够迅速并及时得到反应，使其变形速率与加载装置的速率相同，从而保持曲线光滑，此时主要为弹性变形或者弹性能的储存。这说明仅弹性能存在时，结构面能够迅速对外界加载条件的变化作出反应，剪切速率的变化对剪切力学特性的影响并不大，此阶段结构面力学特性的速率依存性有限。

当裂纹开始发展时［图3.10（f）中阶段Ⅱ］，结构面内部损伤较大，外部输入的能量以一部分弹性能的形式储存，另一部分由于“突起物”内部裂纹扩展而被消耗。由于裂纹的扩展导致结构面工程性质劣化，剪切刚度降低，储能能力减弱，因此保持其曲线形态的能力变弱。如图3.17所示，此时若改变其速率，内部储存的弹性能不足以支持结构面跟随承压板的速率变化，这使结构面的变形对外部加载条件的变化表现出了一定的“滞后性”，当剪切速率突然减小时，承压板在很短的时间内将速率降至低速率（v1），而结构面不能迅速地降低至运动速率（v2），而是继续按照高速率的状态，此时v1＜v2，并且承压板与试样之间的速率差造成了承压板与试样之间的接触压力减小，剪切应力减小，此时试样需要一定的时间，通过裂隙发展或者持续变形的能量消耗将速率降低至低速，从而再次与加载杆保持同步，并进入低速剪切轨迹。而当剪切速率由低速到高速切换时，这时承压板的移动速率突然增大，而结构面不能立即与承压板同步，此时v1＞v2，结构面需要一定的时间才能将速率提升至高速率，承压板与试样之间的接触压力升高。因此，低速剪切曲线开始翘起，并且逐渐进入高速剪切的轨迹线。该阶段结构面处于弹塑性共存的阶段，并且塑性变形主要以“突起物”中的裂隙扩展为主。

图3.17　变速率试验机理

当结构面贯通以后［图3.10（f）中阶段Ⅲ］，继续剪切，整个结构面沿新的剪切面进行滑移，结构面处于“流滑”状态，对“突起物”的剪切减少，能够储能的“突起物”也随之减小，主要变形方式为摩擦变形。当速率再次变化时，应力－变形曲线只会出现暂时的震荡，而不会保持其在该速率下的应力－变形轨迹，原因在于“流滑”阶段，结构面对“突起物”的剪切减少，试样中不能储存足够的能量保持剪切曲线的形态。该阶段的变形主要为摩擦引起的塑性变形，此时结构面的速率依存性降低，试样基本不具有保持不同剪切速率下剪切曲线形态不同的能力，剪切速率对其影响非常小。

从上述分析可知，影响结构面剪切过程中结构面速率依存性的主要因素为结构面中裂隙扩展或者由裂隙扩展造成的塑性变形，这部分变形主要存在于结构面“突起物”中，而剪切过程中粗糙度或粗糙度发挥的作用是不断减小的。因此，结构面的粗糙度或粗糙度发挥作用的动态变化过程是引起剪切过程中结构面剪切曲线速率依存性动态变化的主要因素，并且粗糙度越大，由于粗糙度的可变“空间”越大，结构面速率依存性的变化幅度也越大。(www.daowen.com)

因此，结构面在剪切过程中剪切速率依存性的动态发展过程如下：

（1）“起裂应力”之前［图3.10（f）中阶段Ⅰ或图2.15中OH段］，结构面中主要存在弹性变形，结构面速率依存性较小，剪切速率对其基本没有影响。

（2）起裂应力至峰值应力阶段［图3.10（f）中阶段Ⅱ或图2.15中OH段］，结构面中“突起物”结构性较好或者“突起物”开裂但未贯通，仍有部分连续的“突起物”承受剪切应力，如图3.18（a）所示，剪切过程中切换速率对剪切曲线影响比较大，由于结构面尚有保持不同速率下不同轨迹的特性，因此速率切换可造成剪切曲线具有明显的凹凸现象，随着剪切应力的增大，该现象越来越明显。

（3）结构面中“突起物”结构破坏，裂隙贯通，结构面沿新的剪切面继续剪切。此时结构面对“突起物”的剪切很少，结构面在变速率后不能保持该剪切速率下的应力－变形曲线形态，而是迅速回归至一条应力－变形曲线，如图3.18（b）中虚线所示，此时结构面力学特性的速率依存性比较小。

图3.18　变速率曲线的两种状态