根据田光辉等（2017）［144］的研究成果，分级加载剪切应力松弛曲线不受前一级的影响，因而不需要对其进行叠加。图5.7为分级加载剪切应力松弛曲线和应力松弛速率随时间的变化特征曲线。从应力松弛曲线的形态出发，大部分应力松弛曲线光滑，表现出了连续性的松弛特征，但是部分松弛曲线，如图5.7中标注的A处发生了应力突然跌落的阶梯形变化，如图5.7（e）（试验r -10 -6.52，初始应力4.9MPa）曲线中出现了局部的阶梯状，图5.7（c）（试验r -4 -6.52，初始应力5.22MPa）曲线中出现了短暂应力增大的现象，这是由于“突出物”裂隙的突然发展或岩桥的突然断裂造成的。对应力松弛曲线上的各点求导，可得到应力松弛速率曲线，如图5.7（b），（d），（f），（h）所示，从图中可以看出：

（1）应力松弛速率在试验初始阶段比较大，但其衰减速度非常快，在较短时间内，速率衰减达到一定程度之后开始比较缓慢地衰减，并且衰减的速率也越来越慢。

（2）应力松弛速率衰减到一定值（R1到R2的转换点，R1，R2为应力松弛的两个阶段）以后，其衰减速率比较缓慢，在一定时间内，看不出明显的变化，可以认为该阶段的松弛速率相等，反映在松弛曲线上为一段近似的线性段。但是整个阶段的应力松弛速率仍然具有减小的趋势，最终减小为0，反映在松弛曲线上，表现为近似水平。

从图5.7（a），（c），（e），（g）中标注的转折点前后的松弛曲线形态可以看出，在初始应力作用后，应力快速减小，在很短的时间内，表现出了应力跌落的形态，之后应力松弛曲线开始变得较为平缓，此阶段可以认为是松弛的第一阶段（R1），该阶段应力松弛曲线表现出了非常明显的非线性特征。

图5.7　分级加载剪切应力松弛曲线（τ-t）及应力松弛速率曲线（vτ-t）（负号代表应力释放）

当应力松弛到一定程度后，由于松弛速率比较小，导致应力变化程度较小，松弛速率的变化幅度比较小，曲线在有限时间内表现出了近似的线性特征，该阶段为松弛第二阶段（R2）。需要说明的是，应力松弛第二阶段的曲线形态并不是绝对的线性关系，曲线仍然会表现出局部的跌落和震荡的形态，并且近似直线段的斜率也会随着时间的推移缓慢地减小，其整体仍然是趋向于水平。

当松弛速率降低到一定程度以后，其量值趋向于0，应力松弛曲线表现出了接近于水平的形态，此时结构面内部的应力基本不再调整，松弛停止，该阶段为R3阶段。

图5.8所示为初始速率与应力比（初始应力／峰值应力）的关系，初始速率随应力的增大而增大，当应力水平超过某个级别时，速率会迅速地增大，并且可以看出，JRC越大，该现象越明显，特别是完整试样以及JRC较大时，同样的应力百分比条件下，JRC越大，应力松弛的初始速率越大，这是由于结构面JRC的增大会增加其储能的能力，同时由于初始应力的量值也相对较大，结构面储存了大量的弹性能，形成了较高的弹性势能，在开始松弛的瞬间，初始速率也相对较大。(www.daowen.com)

根据应力松弛曲线以及松弛速率曲线的特征可以将剪切应力松弛归纳为三个阶段，即图5.8中的非线性衰减应力松弛阶段（R1），稳态松弛阶段（R2），松弛结束阶段（R3）。如图5.9所示，三个阶段的特征分别如下：

图5.8　初始松弛速率与应力比的关系

图5.9　剪切应力松弛过程中应力及速率的变化

松弛第一阶段（R1）：该阶段为非线性衰减应力松弛阶段，该阶段应力松弛速率在短时间内衰减，并且初始阶段衰减得十分明显，当松弛持续一段时间以后，衰减速率减慢，整个过程中，应力松弛速率曲线与应力松弛曲线均表现出了比较明显的非线性特征。

松弛第二阶段（R2）：该阶段为稳态应力松弛阶段，此阶段曲线为近似线性松弛阶段，该阶段松弛速率具有减小的趋势，但是松弛速率的衰减速度十分缓慢，因而在一定的时间内可以认为该阶段的速率是稳定的，而应力松弛曲线在这一阶段也表现出了近似线性关系，对于松弛来说，最终松弛速率会降为0。

松弛第三阶段（R3）：该阶段应力松弛速率降为0，应力松弛结束，应力不再变化，整个试样在该应力和变形条件下可以保持稳定，不发生任何变形和应力的变化。