本书通过对人工结构面开展瞬时剪切试验、不同剪切速率下结构面剪切试验、变速率剪切试验、分级加载剪切蠕变试验及剪切应力松弛试验、加卸载后剪切蠕变和剪切应力松弛试验以及等应力循环剪切应力松弛试验，对不同粗糙度结构面时间效应的速率依存性、蠕变、应力松弛和长期强度等四个方面的特征以及关联性进行了分析，并研究了JRC对结构面时间效应的影响。通过结构面剪切试验过程中剪切块体之间的接触关系特征及其应力分布情况，得出JRC抗力与摩擦抗力并非同时发挥作用，基于此提出了JRCW模型，最后以JRCW（JRC衰减）模型为基础解释了结构面时间效应作用机理及JRC对结构面剪切时效特征影响的机理。通过上述试验及分析，得到的主要结论如下：

（1）通过对结构面开展瞬时剪切试验可知，结构面直剪强度与粗糙度系数（JRC）呈线性关系，其强度组分可分为由JRC提供的强度组分（JRC抗力）和摩擦提供的强度组分（摩擦抗力），其强度关系符合式（2.1）；结构面在剪切过程中具有比较明显的非线性特征，可分为结构面及裂隙闭合压密、弹性变形及微破裂稳定发展阶段、非稳定破裂发展阶段、峰后段等四个阶段，该非线性特征与裂隙发展有关；结构面剪切过程即JRC衰减过程。

（2）通过不同剪切速率结构面剪切试验可知，对于闭合的水泥砂浆结构面，剪切速率越小，结构面内部裂隙具有充足的时间发生和扩展，表现出的强度越小，二者之间的关系符合式（3.2）；剪切速率越小，剪切曲线的屈服应力越小，屈服应力与峰值应力越接近；通过变速率剪切试验的结果验证了关系式（3.2）；结构面力学特性的速率依存性在剪切过程中是动态变化的，以起裂应力和峰值应力为分界点可分为三个阶段，起裂应力至峰值强度段的速率依存性最强；加载速率对起裂应力没有影响；JRC越大，结构面的剪切速率依存性越大。

（3）通过分级加载剪切蠕变试验和分级加载剪切应力松弛试验研究了不同初始剪切应力条件下结构面剪切蠕变和剪切应力松弛特征；剪切蠕变曲线可分为衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段及加速蠕变阶段，剪切应力松弛曲线可分为非线性衰减松弛阶段、稳态松弛阶段及松弛结束阶段，其中二者的稳态阶段均近似为线性；通过剪切蠕变和剪切应力松弛的速率特征可推导其本构模型，二者具有相同的形式特征；本构模型拟合参数分析结果表明，JRC越大，结构面的蠕变和应力松弛能力越大。

（4）通过等应力循环剪切应力松弛试验可知，松弛量随着循环次数的增加逐渐降低，该数值与前期塑性变形呈线性关系，二者具有此消彼长的关系，这说明在应力松弛试验中，松弛应力与塑性变形具有“同源性”，由上述关系可以预测不同应力路径下的应力松弛特征。

（5）等速率曲线拐点法作为推断长期强度的一种新方法，其物理意义明确，求解结果与松弛法、过渡蠕变法和速率法所求得的长期强度值接近，具有一定的合理性和可靠性；JRC越大，长期强度与峰值强度的比值越小，这表明结构面强度的时效特征越明显。(www.daowen.com)

（6）通过加卸载后结构面的蠕变和应力松弛试验可知，结构面经历加卸载应力历史以后，蠕变量和松弛量均会明显降低，蠕变和应力松弛曲线的形态会有显著变化；结构面中的弹性能是结构面蠕变和应力松弛的“动力”。

（7）结构面的塑性变形、裂隙开展等现象是引起结构面蠕变和应力松弛的原因，而JRC越大，结构面发生上述行为的“空间”越大，相应的蠕变量和松弛量越大，应力历史以及加载条件对蠕变和应力松弛特征的影响也就越大。应力松弛的本质是试验机克服蠕变变形而不断调整导致内部抗力下降的过程；结构面蠕变和应力松弛之间符合式（7.4）所表达的关系，二者可相互转换。

（8）速率依存性、蠕变、应力松弛具有一定的关联性，三者分别或共同作用均会导致结构面出现强度降低，而降低的极限即为长期强度；极限变形曲线可将应力-变形空间分为稳定区和非稳定区，当结构面的应力-变形状态在稳定区时，结构面的应力和变形均保持稳定。

（9）随着剪切变形的增加，JRC抗力呈现强化—衰减的过程，而摩擦抗力则表现出逐渐启动—强化的特征，基于上述原理，建立了JRCW模型，该模型可以更为直接地描述不同粗糙度结构面的剪切过程；根据JRCW模型可知，结构面速率依存性是由于JRC抗力组分与摩擦抗力组分的相对调动时间的不同造成的；蠕变和应力松弛产生的原因均是JRC抗力组分的衰减，蠕变变形是由于裂隙的扩展，JRC抗力衰减，需要更多的蠕变变形启动摩擦抗力以平衡外部蠕变应力，而应力松弛则是由于JRC抗力的衰减进而引起应力的下降；长期强度则是由于JRC抗力的衰减而引起的强度损失造成的。

（10）JRC越大，结构面中受时间效应影响的强度组分越大，其时间效应越明显。