1.蠕变和应力松弛的稳定条件

根据第4章4.4节和第5章5.5节的加卸载试验结果可知，当试样经历过较大的前期应力时，蠕变和应力松弛现象越来越不明显，具体表现为前期塑性变形量越大，蠕变量和应力松弛量越小。为了探索结构面蠕变和应力松弛消失的条件，即在一定应力状态下结构面应力以及变形的稳定条件，对结构面开展了以下试验。

试验①：将试样加载破坏一段时间后，对其进行卸载，即从图7.4中点N开始卸载，按照峰值强度参考值的10%进行逐级卸载，卸载至预定应力以后（点A，B，C，D），进行应力松弛或蠕变试验，每级荷载下蠕变和应力松弛试验分别持续72h，试验应力路径如图7.4中试验①所示。

试验②：试样进行了5级分级加载蠕变和应力松弛试验以后，对其进行卸载，即从图7.4中的点M开始卸载，按照峰值强度参考值的10%进行逐级卸载，卸载至预定应力后（点E，F，G，H）进行应力松弛或蠕变试验，每级荷载下蠕变和应力松弛试验分别持续72h，试验应力路径如图7.4中试验②所示。

由于上述试验持续时间较长，本次试验选取了10号结构面（JRC＝19），在法向应力为6.52MPa的条件下进行上述试验。

对每级蠕变量及松弛量进行统计，如表7.2所示，试验①在应力卸载至点C及试验②的应力卸载至点H时，试样已经基本上没有松弛量或蠕变量，这说明在此状态下，试样已经处于稳定状态。即两个试验中点A，B，E，F，G均处于不稳定状态，无论何种应力状态，如果保持变形不变或应力不变，对应的应力和变形均会随时间发生变化，该区域可以定义为非稳定区；而点C，D，H，试样的变形和应力均不会发生变化，该区域可以定义为稳定区。

图7.4　极限卸载蠕变和松弛试验应力路径

表7.2　极限卸载蠕变和松弛试验结果(www.daowen.com)

另外，从试验中可以发现，试样卸载后是否有蠕变或应力松弛与卸载点以及蠕变和应力松弛初始应力在应力-变形空间内的相对位置有关，如在点M开始卸载，那么卸载至点H时，试样才是稳定状态，而从点N开始卸载时，到点C就会处于稳定状态。因此可以推测，“稳定区”与“非稳定区”的界线通过点B和点C以及点G和点H之间。如图7.4中虚线所示。

上述试验结果再次说明，结构面的蠕变和应力松弛现象是受结构面经历的应力历史直接影响的。如果经过应力历史作用后，结构面在某个应力条件下，裂隙已经发展完毕，或者已不能产生塑性变形，结构面就会处于稳定状态，之所以出现试验①在点C稳定、试验②在点H才稳定，是由于试验①的前期塑性变形更大，在点C时已经没有蠕变和松弛的空间。

2.极限变形曲线

根据图7.4的试验结果可知，在“稳定区”与“非稳定区”之间存在着一条通过点B和点C以及点G和点H之间的界线，这条界线下方的点既没有蠕变也没有应力松弛，这说明，当达到这条界线以后，蠕变和应力松弛均已停止，这条曲线的概念与极限变形曲线的概念相同，因而图7.4中的虚线即为极限变形曲线。

如图7.5所示，当时间足够长并且蠕变应力低于长期强度时，蠕变会停止；同样地，当时间足够长时，应力松弛也会停止。根据第6章6.3.2节关于极限变形曲线的阐述，蠕变或应力松弛稳定时均会停止于极限变形曲线上［154］，根据蠕变和应力松弛之间的比例关系可知，同一初始应力下，经历同样时间的松弛量与蠕变量的比值为δ，而最终的松弛量与蠕变量也满足上述关系，那么极限变形曲线符合图7.5中所示几何关系，结合第5章图5.28可知，该曲线大部分应呈近似线性，其斜率为δ。

图7.5　极限变形曲线