1.过渡蠕变法求解原理

过渡蠕变法是目前应用最为广泛的一种长期强度的求解方法。过渡蠕变法将长期强度定义为在蠕变试验中稳态蠕变速率为零时所施加的最大外部载荷值［122］。如图6.1所示，当施加的外部荷载小于该级荷载时（图6.1中蠕变应力为σ1和σ2的蠕变曲线），在蠕变加载过程中，仅仅出现衰减蠕变阶段，结构面不会产生破坏；而当施加的外部荷载大于该级荷载时（图6.1中蠕变应力为σ3和σ4的蠕变曲线），在蠕变试验过程中会出现稳定蠕变阶段或加速蠕变阶段，结构面在外部荷载长期作用下最终会产生破坏。

根据过渡蠕变法的求解原理，基于分级加载蠕变试验，可确定长期强度的范围，其精度取决于分级加载蠕变试验的分级梯度（图4.2中Δσ的大小），但是根据第4章的论述，由于时间及试验仪器精度的限制，稳态蠕变速率很难准确求出，图4.11中稳态蠕变速率为近似值。

由于黏塑性变形的加入，高应力下的应变规律必然不同于低应力下的变形规律，其不同体现在应力-应变曲线线型的改变，具体表现为由近似线性到非线性的转变［147，148］，并且黏塑性变形是造成岩石大变形以至于破坏的主要原因［1，61］。根据上述文献并结合第2章关于结构面剪切变形特征的研究可知，当剪切应力高于起裂应力时，塑性变形开始，但是应力较低时，弹性变形仍然占据变形的主要部分，曲线仍然表现为近似线性，并且该应力阶段属于裂隙稳定发生和扩展阶段。但是当应力高于某个阈值时，裂隙扩展速度开始加快并且呈现出比较显著的非线性增长，黏塑性变形速率增加，剪切曲线表现出了非常显著的非线性形态，如果应力维持在该应力阶段，那么随着裂隙的非线性扩展，最终结构面会发生破坏。因此，对于分级加载蠕变试验，当蠕变应力维持高于长期强度应力值，黏塑性变形速率非线性增长时，会引起蠕变速率、稳态蠕变速率显著增大以及蠕变变形显著增加，因此上述性质发生变化的应力区间可作为确定长期强度范围的依据。其中利用稳态蠕变速率突变确定长期强度的原理其实是依据其变化特征推测稳态蠕变速率不为零的蠕变曲线，这与过渡蠕变法求解长期强度范围的理论基础基本一致。

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图6.1　过渡蠕变法求解长期强度示意图

2.长期强度求解结果

根据上述方法，对蠕变特征进行分析，如图4.11中稳态蠕变速率突变段应力以及表4.3中蠕变量突然增加等特征，均可作为评价长期强度范围的依据，综合上述特征的阈值可得到长期强度的范围值，如表6.1所示。

表6.1　长期强度范围