按照上述试验方案，分级加载应力松弛试验共涉及4个试样，其中1号结构面、10号结构面分别进行了6级试验，在第7级试验时，试样在加载过程中破坏，而4号结构面和完整试样进行了5级松弛后，在第6级加载段发生破坏。图5.4所示为分级加载剪切应力松弛试验的全过程曲线。

从分级加载剪切应力松弛全过程曲线中可以看出：

图5.4　分级加载剪切松弛试验全过程曲线

（1）不同粗糙度结构面的剪切应力松弛曲线的形态基本相似，即应力随时间减小，最后趋于平缓，这表明应力松弛速率也随时间逐渐减小。

（2）在分级加载情况下，每级应力对应的松弛应力随着初始应力的增大而增大，但不是线性增加的，如图5.4中A、B虚线所示，初始应力（曲线A）线性增加，剩余应力（剩余应力为应力松弛以后尚存在于结构面内部的应力，即传感器的视值）的连线（曲线B）为非线性，即初始应力越大，松弛的应力越多，剩余应力的连线呈下凹形曲线（曲线B）。

（3）应力松弛曲线具有一定波动性，并不是光滑的，如图5.4（c）所示，松弛曲线表现出了比较强的波动性。

（4）图5.5为总松弛应力（Δτ）与初始应力（τi）的关系，从图中可知，随着初始应力的增大，初始阶段应力松弛量并不大，但松弛应力随着初始应力的增大先略有减小后增大，应力超过某个阈值以后，松弛应力急剧增大。上述情况与加载过程中，结构面的应力及变形状态有关。根据第2章的研究成果可知，结构面在较低应力水平下为压密状态，弹性变形为变形的主要部分，整个结构面的剪切刚度增大，结构面的力学性质呈现“硬化”的趋势，此时试样本身的储能能力增加，抗破坏能力增强，相应的试样释放应力的能力降低，因而出现了松弛应力（Δτ）减小的情况。但当应力超过一定值时，结构面中裂隙出现不稳定发展，并且新的裂隙也开始产生，即塑性变形成为主要的变形方式，结构面剪切刚度开始减小，结构面工程性质开始劣化，其储能能力减弱，因而，高初始应力条件下一方面造成了裂隙的发展，进而增加了应力松弛的通道，试样对应力的“束缚”能力降低，并降低了结构面的储能能力；另一方面又提供了较大的能量输入，结构面需要释放更多的能量以保持试样的相对稳定，因而释放的应力较多。(www.daowen.com)

另外，松弛应力（Δτ）从减小到增大的转折点与JRC密切相关，如图5.5所示，随着JRC的增大，该转折点对应的应力比（初始应力τi／峰值应力τs）减小。

图5.5　总松弛应力与初始应力之间的关系

（5）为了更清楚地反映松弛应力与JRC的关系，图5.6中给出了松弛应力与初始应力的比值与应力比（初始应力／峰值应力）的关系，换算为比例关系以后，上述现象更加明显，随着初始应力（τi）的增大，松弛应力（Δτ）与初始应力（τi）的百分比随着初始剪切应力的增大先减小后增大，并且随着JRC的增大，该现象越来越明显。拟合后，其转折点的应力比与JRC相关，即JRC越大，结构面释放的应力百分比越大，该转折点初始应力／峰值应力的比值也就越低。

上述现象表明，当裂隙扩展不是优势变形方式时，初始阶段的硬化现象导致试样应力松弛能力减弱，而当应力大于阈值应力以后，由于裂隙的不稳定发展，试样工程性质劣化，结构面的应力松弛能力增强，并且当JRC较大时，由于结构面粗糙度的增大以及结构面切齿效应的增加，剪切过程中可硬化或裂纹发展的“空间”增加，这也是JRC越大，结构面“松弛能力”随应力的增大而变化幅度较大的原因。

从上述论述可知，结构面的塑性变形、裂隙的发生和开展等是引起结构面应力松弛的重要因素，而结构面的粗糙度越大，JRC所能提供的应力松弛“空间”也越大，其松弛量也越大，应力对其松弛特征的影响也就越大。

图5.6　松弛应力／初始应力与初始应力／峰值应力的关系