The rheology of spacially continuous mass creep in rock

Summary

The Rheology of Spacially Continuous Mass Creep in Rock

Reports on spatially continuous mass creep in rock of the Eastern Alps have been selected from the literature. The information contained therein has been collated with four rheological models (generalized Newtonian fluid, Bingham body, logarithmic creep, Kelvin body) in order to test their applicability. The following conditions must be fulfilled by these rheological models:

• 1. The creep velocity and the state of stress prevailing at the beginning of the creeping motion (end of the last ice age) are fairly well known from the extrapolation of present day observations.

• 2. The state of stress at the present time and the total displacement since the beginning of the motion are known.

• 3. The deformation must be spatially continuous and not a block motion.

• 4. The deformation cannot be fully recoverable.

Only the rheological model of logarithmic creep is appropriate to meet all these conditions.

Zusammenfassung

Die Rheologie des räumlich-kontinuierlichen Massenkriechens im Fels

Aus der Literatur wurden Beschreibungen von räumlich kontinuierlichem Massenkriechen im Fels innerhalb der Ostalpen ausgewählt. Die Feldbeobachtungen wurden mit vier rheologischen Modellen (verallgemeinerte Newtonsche Flüssigkeit, Bingham-Körper, logarithmisches Kriechen, Kelvin-Körper) verglichen. Um auf das räumlich kontinuierliche Massenkriechen anwendbar zu sein, müssen die rheologischen Modelle folgende Bedingungen erfüllen:

• 1. Die Kriechgeschwindigkeit und der Spannungszustand zu Beginn der Kriechbewegung (Ende der letzten Eiszeit) sind aus der Extrapolation von gegenwärtigen Beobachtungen annähernd bekannt.

• 2. Der jetzige Spannungszustand und die gesamte Verschiebung seit Beginn der Kriechbewegung sind bekannt.

• 3. Die Deformation muß räumlich kontinuierlich sein und darf keine Blockbewegung ergeben.

• 4. Die Deformation kann sich nicht zur Gänze erholen.

Nur das rheologische Modell des logarithmischen Kriechens entspricht allen Beobachtungsbefunden.

Résumé

La rhéologie du fluage continu en espace des roches

Des rapports sur le fluage continu des roches dans les Alpes orientales ont été choisis dans la littérature. L'information ainsi obtenu a été comparée avec quatre modèles rhéologiques (fluide de Newton généralisé, matériau de Bingham, fluage logarithmique, matériau de Kelvin) afin de vérifier leur applicabilité. Les conditions suivantes doivent être satisfaites par ces modèles rhéologiques:

• 1. La vitesse du fluage et les contraintes prévalentes au commencement du fluage (à la fin de la glaciation la plus récente) sont assez bien connues par une extrapolation des observations récentes.

• 2. Les contraintes dans le présent et le déplacement total depuis la dernière glaciation sont connus.

• 3. La déformation doit être continue dans l'espace et ne doit pas se faire “en bloc”.

• 4. La déformation ne peut pas être complètement reversible.

Seul le modèle rhéologique du fluage logarithmique convient à toutes ces conditions.