Page 20 - 2025年第56卷第7期

变 ε creep 随时间的发展过程进行归一化处理，可以发现各个蠕变过程中归一化应变（ε ˉ = ε creep /ε ref ）随时间

的发展规律是一致的，蠕变开始时速率较高，之后逐渐减小。对堆石料开展的多级侧限压缩蠕变实验
中也发现，对于多对固定应力速率加载-蠕变过程，每个蠕变过程中归一化体积应变随时间的发展过
程一致 ［30-31］ 。每次蠕变过程看起来都是“全新”的，与单次加载后的首次蠕变过程类似，与本次蠕变
前加载历史中的蠕变占用的时间、蠕变前加载占用的时间都无关。
2.2.2 历史加载速率对蠕变发展的影响 进一步结合开展的其他堆石料多级侧限压缩蠕变实验 ［32］ ，不
管是否存在早期或更早加载-蠕变，也不管早期或更早加载速率是否相同，只要本级（先期）加载速率
相同且本级（先期）加载增量较大（历时较长），则本级蠕变过程几乎完全一致，由此，早期和前期加
载-蠕变过程对后继蠕变没有影响（图 3）。
与此不同的是，先期加载速率对后继蠕变的影响显而易见 ［33］ 。根据 AnhDan 等 ［34］ 、Di Benedetto
等 ［36］ 、Tatsuoka 等 ［36］ 、Bowman ［37］ 、Karimpour 等 ［38-39］ 对砂土开展的剪切蠕变实验和上述堆石料压缩蠕
变实验 ［32］ ，相同蠕变应力条件下，具有较低先期加载速率的后继蠕变初期变形和初期应变速率也明显
小于较快速先期加载后的蠕变（图 4），同时，蠕变初期应变速率一直保持在低于但接近先期加载末期
应变速率的数值，随时间下降很慢。在经历一段过渡时期后，蠕变速率才开始更快的下降，并过渡到
与先期加载速率无关的发展阶段 ［38］ 。本文将与先期加载速率无关的蠕变中后期过程称为平衡蠕变阶
段，而蠕变初期蠕变应变缓慢下降的过渡时期称为弛豫蠕变阶段，弛豫蠕变阶段的时间长度称为弛豫
时间。
产生上述现象的原因在于，由于应变无法非连续变化，蠕变应变初始值必须继承先期加载引起的
应变速率，不同先期应变速率差异导致了后继蠕变初期的过渡阶段差异，引起不同的蠕变应变速率、
蠕变应变及其发展过程，特别是蠕变初期的弛豫蠕变阶段。蠕变时间超过过渡阶段后，蠕变才从受控
于先期应变速率的弛豫蠕变向本质特征即固有的平衡蠕变过程逐渐发展。因此，也可以认为，粗粒土
确实存在材料相关的固有蠕变过程，只不过该过程只有在荷载不变一段时间（弛豫时间）后才能表现
出来。

图 3 不同早期加载条件相同蠕变应力下的蠕变 图 4 不同先期加载速率相同蠕变应力下的蠕变
（相同先期应力速率大应力增量加载） （大应力增量单级加载）

2.3 蠕变发展的一般规律
2.3.1 蠕变中后期固有蠕变阶段的蠕变发展 前已述及，蠕变中后期的应变-时间关系遵循一种固有
规律发展 ［21，32-33］ ，即固有蠕变过程。大量实验表明，这个规律在蠕变应变速率上表现为蠕变应变速率
的对数 lgε ̇ creep 与时间对数 lg t 的线性关系（即蠕变应变速率-时间的幂律关系），在蠕变应变上则有时（仅
为有时）表现为时间的对数 lg t 与蠕变应变 ε creep 的线性关系（实际上该关系即前述蠕变应变速率与时间
的幂律关系积分后的一种特例形式），如图 3 所示。

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