1.加卸载后应力松弛曲线特征

对于应力松弛曲线的基本形态，从图5.32中可以看出，其基本形态与前文几种状态下的应力松弛曲线特征相似，也具有R1，R2，R3（图5.9）等三个阶段。经历加卸载以后，结构面的松弛能力降低，在同样初始应力水平下，松弛量明显减小，如图5.32（a）所示，当直接加载至2.35MPa时，曲线松弛量较大，松弛比较明显，当松弛经历加卸载以后，如加载至2.82MPa，再卸载至2.35MPa以后，松弛应力减小，松弛曲线也有所变化，第二阶段（R2）稳态松弛阶段的近似直线段的斜率也明显减小。这说明，加卸载削弱了结构面的应力松弛能力，并且随着前期应力τ1的增大，结构面的应力松弛能力逐渐降低。前期应力越大，应力松弛现象越不明显，如图5.32（c）中，加载至6.3MPa再卸载至3.5MPa进行松弛，其松弛现象比较不明显。

从曲线的形态可以发现，没有经历加卸载过程的应力松弛曲线在图5.32中表现出了相对光滑的形态，而加卸载以后的曲线波动较大，出现了局部跌落的形态，如图5.32（a）中区域A，这种现象主要出现在前期加载应力τ1较小的条件下，如图5.32（a）中加载至2.82MPa、3.29MPa再卸载至2.35MPa以后的松弛曲线，曲线波动比较明显，并且出现了非常大的应力跌落和起伏，这种情况在经历高应力卸载后就不明显了，如图5.32（a）中由4.23MPa卸载至2.35MPa的情况。在图5.32（b），（c），（d）中也出现了上述情况，即由60%～70%峰值应力卸载至50%后，结构面的应力松弛曲线的波动较大，而经历了高应力卸载至50%后再进行应力松驰试验，其曲线的波动性不大。

图5.32　加卸载后的松弛曲线

2.加卸载后松弛应力特征

对不同粗糙度结构面加卸载后的剪切松弛全过程曲线的数据进行分析，并采用式（5.4）对其拟合，统计数据及拟合参数如表（5.8）所示。随着前期加载应力τ1的升高，松弛应力逐渐减小，当JRC＝19时，在同样的初始应力水平下，未经历加卸载过程的松弛量为1.37MPa，而经历加载6.3MPa再卸载至3.5MPa以后，松弛量为0.040MPa，经历上述应力历史以后，松弛量减小了1.33MPa，松弛量趋于0。

nr的绝对值随前期加载应力τ1的增大，其量值整体具有减小的趋势。这说明随着前期加载应力τ1的升高，在同样的初始应力水平条件下，松弛速率的衰减速度变小，松弛需要更长的时间达到稳定状态。这是由于前期加载应力τ1的增大，结构面积累了大量的裂隙，结构面中的应力释放通道增加，结构面对应力的“束缚”能力减弱，此时的松弛速率衰减较慢，试样需要较长的时间才能达到稳定状态，同时由于结构面中的裂隙发育，结构面的储能能力减小，弹性势能减弱导致初始松弛速率减小，松弛量也随之减小。在整体减小的趋势下，部分试验曲线的拟合参数nr的绝对值在前期加载应力τ1较大时略有减小，如试验u- 1 -6.52-r，当前期加载应力τ1为3.76MPa和4.23MPa时，nr的绝对值略有增大，此时前期加载应力已经达到峰值强度的80%，90%或者更高（80%，90%为预估值，此次试验的实际破坏值小于预估的峰值应力），该应力加载后，裂隙大量产生或者接近贯通，其工程性质劣化严重，在该应力条件下结构面可以迅速形成裂隙，快速地将应力松弛，因而nr表现出了增大的趋势，但此时结构面在加卸载阶段由于通过裂隙以及塑性变形的发展释放了大量的能量，此时结构面松弛量很小。

表5.8　加卸载后的应力松弛量及松弛曲线拟合参数

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mr是与松弛量Δτ有关的参数，从表5.8中可知，随着τ1的增大，mr逐渐减小，这说明随着前期加载应力的增大，卸载后的松弛应力减小。这与结构面的储能能力有关，持续增加的前期加载应力水平导致加载过程中的能量释放增大，结构面内部储存的弹性能则越来越小，进而导致初始松弛速率也越来越小，其松弛应力也就越来越小。

上述研究成果表明，由于前期加载应力τ1的增大，卸载至峰值强度的50%时弹性变形减小，储存的弹性能也减少，造成了松弛量也随之减少。因此，结构面在某个状态下的弹性能或弹性变形与该状态下的应力松弛特性有着非常密切的关系，可以说弹性变形或弹性能是结构面松弛的“动力”。

根据第2章的结论，经历加卸载应力历史后，由于裂纹的产生和工程性质的劣化，等同于JRC的衰减，因此，加卸载后结构面的松弛性质发生变化，松弛量降低，可以认为是由于JRC实际发挥作用降低所致。从表5.8中的数据可知，随着JRC的增大，加卸载应力历史对结构面松弛参数mr和nr的影响较大，这表明JRC越大，加卸载对结构面“松弛性能”的影响越大，结构面松弛特性的可变化“空间”越大。因此，结构面的JRC是影响结构面松弛特性的重要因素。

3.加卸载后应力松弛速率特征

根据表5.8的拟合参数可绘制加卸载应力历史作用后应力松弛速率的变化曲线。为了能更清楚地表现应力松弛速率的变化特征，取初始时间为0.5h，如图5.33所示。

图5.33　加卸载后松弛速率特征

如图5.33所示，加卸载作用以后，松弛速率整体上减小，例如在0.5h时的松弛速率，JRC＝1时，未经历加卸载作用的松弛速率是经历4.23MPa加卸载时松弛速率的2.69倍。与等应力循环剪切应力松弛试验类似，加卸载作用造成了结构面工程性质的劣化，并且消耗了加载过程中的弹性能，导致结构面中的弹性势能减小，此时开始松弛试验，导致应力松弛过程中的初始速率减小，最终引起松弛量减小。

另外，随着JRC的增大，松弛速率也会增大，并且以切齿为主的试验u -10 -6.52-r对加卸载的应力历史更为敏感，经历试验中应力历史作用以后，松弛速率曲线的形态变化更大，如图5.33（c）所示，JRC＝1时，未经历加卸载的应力松弛速率是经历最大前期加载应力（峰值应力的90%）时的2.69倍，而JRC＝19时，未经历加卸载的松弛速率是经历最大前期加载应力（峰值应力的90%）时的34倍。