Page 19 - 2025年第56卷第7期

过程如图 1 所示。实际工程中大增量瞬时阶跃加载较为少见，反之，蠕变前常存在复杂的加载历史，
加载常表现出一定耗时，具有相对固定或变化的速率；本次蠕变的加载之前可能存在更早的加载-蠕
变过程，如图 2 所示。此外，蠕变前的加载历史上可能还包括卸载（本文未列入讨论范围）。

图 1 理论上的阶跃加载-蠕变过程 图 2 实际中的多级加载-蠕变过程

根据作者开展的堆石料大型压缩蠕变实验和既有文献数据看，蠕变前的加载速率等复杂加载历
史对蠕变会产生一定影响。为了给以粗粒土为主要材料的构筑物变形预测提供更准确的方法，本文

分析了蠕变过程受先期加载历史的影响机制，抽象了蠕变发展的一般规律，提出了普遍适用于不同
蠕变过程、考虑加载历史的一般形式蠕变与时间数学关系，并采用既有实验数据验证了模型的泛化
能力。

2 加载历史影响下的蠕变特征

2.1 蠕变前复杂加载历史的区分和指代 “加载”有广义或狭义理解，广义指荷载随时间的发展变化
过程，也包括荷载不变的蠕变过程；狭义则仅指荷载增加的过程。本文中加载历史是广义概念，而加
载则为狭义概念。为阐述指代明确，本文把当前分析的蠕变过程及其前紧邻的加载过程分别称为本级
蠕变和本级加载，本级蠕变前的过程均称为加载历史，与“本级加载”有一定交叉。为便于分析加载
历史中的荷载增加和蠕变的影响，将上述过程统称历史加载-蠕变，并对狭义加载和蠕变按与本级蠕
变的紧邻程度进行编号和区分，本级加载编为“0”，称为先期加载。本级加载或先期加载前还有历史
加载-蠕变过程时，之前成对的蠕变、加载按距离本级加载的远近次序由近及远依次命名为早期蠕变
和早期加载、前期蠕变和前期加载，并依次编号“1”“2”等，如图 2 所示。本文中对本次蠕变前仅涉
及先期加载、早期加载、前期加载各一次的，不再分别编号。由于文中涉及先期加载多为应力速率控
制，为简洁起见，图片中均用符号标识，当前蠕变应力为 σ c 、先期应力速率为 σ ̇ 、早期应力速率为
pri
σ ̇ ear 、前期应力速率为 σ ̇ pre 。
先期加载过程结束、蠕变开始的时刻，也可以看作应力速率或应变速率为正的加载过程变化为零
应力速率加载过程的时刻。由于应变速率的连续性，其增减均需要一定时间，因此，先期加载的应变
速率会难以避免的影响蠕变过程（不一定是全程）。从前后次序上看，蠕变对先期加载存在继承，所以
也把先期加载后的蠕变过程称为先期加载的“后继”蠕变过程。
2.2 加载历史对蠕变发展的影响机制
2.2.1 历史蠕变过程对当前蠕变发展的影响 张丙印等 ［29］ 对堆石料开展了三轴剪切蠕变实验，其中包
括多对连续的固定应变速率加载-蠕变过程，以每次蠕变开始的时间（即图 2 中的 0″、0′或 0 等）分别作
为零点，以各次蠕变发展较长时间后（如 1000 min）的蠕变应变为基准应变 ε ref ，将各个蠕变过程中的应

— 845 —