P波入射含顺层结构面岩质边坡引起的振动

假定岩体为开尔文非线性体、结构面法向满足Barton-Bandis模型、切向满足库仑滑移模型,基于时域递归法得到应力波在岩体和结构面中的传播方程。根据简化的边坡模型,结合应力波传播路径和时间延迟,对结构面与边坡坡面之间的多重反射波的传播情况进行分析,利用叠加原理得到边坡面上任意质点的法向和切向振动速度表达式。通过数值模拟对比验证理论分析的准确性,并对本研究理论和数值方法的适用范围进行简要说明。研究结果表明,结构面的刚度、监测点水平位置、坡角和坡脚竖向距离等均会对边坡振动放大效应产生一定的影响。从理论方面阐明岩体结构面对坡面质点振动放大效应的影响规律,为岩质边坡动力响应的深入研究提供理论依据。     

下穿隧道掘进爆破振动传播规律研究

为解决新建隧道近接下穿既有村庄爆破施工的安全难题,结合崇礼隧道下穿和平村建设项目,运用现场监测和信号分析的手段,研究爆破振动波在径向、切向和竖直向分别传播至地表的衰减规律。结果显示:爆破振动波传播规律受地质条件和测试方位的影响较大,三个方向的振动信号分别用萨道夫斯基公式进行回归分析,拟合效果良好,其中竖直方向振动信号拟合出的场地系数k值偏大,衰减系数α值偏小;利用FFT分析三向爆破振动信号频率分布广泛,主要集中在20～300Hz之间,无需考虑与地面建筑物共振情况;爆破振动信号传播至地表能量在垂直方向的低频部分比较集中,综合考虑峰值振速、频率、能量因素,竖直方向是爆破振动监测工作关注的重点。     

轴向静应力对弹性杆中应力波大小和传播的影响

基于工程岩体普遍存在静应力的现状,结合岩体爆破开挖等产生应力波的工程实际,探索静应力对应力波及质点运动状态的影响,以求在丰富一维应力波理论的同时,为工程施工提供理论参考.故以具有轴向静应力的两弹性杆共轴撞击为研究对象,分类讨论在不同波阻抗条件下,杆中静应力对应力波传播以及质点运动规律的影响.研究表明:弹性杆中具有的轴向静应力对应力波的产生及传播有较大影响,与无轴压情况相比,静应力使两杆撞击后的运动状态更复杂并与波阻抗一起影响应力波的大小.     

鲁坨路路堑边坡爆破应力波传播规律

为了解决边坡岩体内爆破应力波与介质相互作用以及爆破荷载作用下边坡动力稳定性问题,依托鲁坨路路堑边坡爆破工程,在现场爆破振动测试的基础上采用数值模拟的方法对边坡坡面以及岩体内部质点的振动速度、应力场等分布规律进行深入研究.结果表明:1)对于坡面质点,水平爆心距与高程的增加均会使爆破峰值振速总体呈衰减趋势,但台阶边缘"鞭梢效应"明显,且距离爆源越近,峰值振速放大系数越大. 2)边坡台阶坡角处应力集中显著,但峰值应力与峰值振速并非在同一位置出现.因此,不能将台阶外缘峰值振速作为评价边坡稳定性的单一指标. 3)对于岩体内部质点,爆破振动响应也随爆心距的增大逐渐衰减,但坡面和岩层分界面对应力波的反射叠加会造成岩体质点的峰值振速和应力均有所放大.     

节理岩体隧道稳定性影响因素正交试验及锚杆作用要点研究

采用正交试验法研究裂隙岩体节理、岩块力学参数对隧道稳定性影响,提出了锚杆支护在不同裂隙岩体隧道中施作要点和内涵。结果表明:相对于塌方区、张开区,剪切滑移区更能反映节理面间剪切错动,可作为节理岩体隧道失稳的一个判断标准。层状岩体隧道稳定性主要影响因素是节理面"法向刚度和剪切刚度",而碎裂状岩体控制剪切滑移区主要因素是"节理面内摩擦角和粘聚力"。对于层状岩体,锚固效果受制于锚杆在节理面法向和切向刚度;对于碎裂状岩体,应强调注浆性质的锚固效果来提高其节理摩擦角和粘聚力,锚杆支护在提高"刚度"的同时,更应着重于提高岩体抗剪切能力,以有效提高碎裂岩体隧道稳定性。     

岩体中软弱夹层影响爆炸波传播规律的数值分析

为了模拟岩体中软弱夹层对爆炸波传播衰减的影响,在块体离散元的基础上改进了数值计算方法（包括基本方程、求解步骤、能量耗散等效模式）,使其适合模拟爆源的特点、岩体中软弱夹层的性质以及应力波的传播衰减规律.用该方法建立了含软弱夹层岩体和爆源的数值模型,对岩体中软弱夹层影响爆炸波的传播衰减规律进行了数值试验.结果表明：软弱夹层前后爆炸波的振动速度峰值差别很大,存在量级上的差别;软弱夹层与爆源的距离对应力波衰减的影响很大,而夹层厚度影响较小;在两组软弱夹层之间的质点振动持续时间明显延长.数值模拟不仅给出了爆炸波经过软弱夹层的透反射关系,而且描述了不同情况下质点振动的基本形式,可为实际工程提供参考.     

浇花峪隧道爆破底板振动规律试验研究

为了研究施工隧道内底板的爆破振动规律,基于兴延高速公路浇花峪隧道上台阶爆破掘进工程上台阶爆破,在距离掘进面不同位置处设置传感器,监测爆破振动速度。利用非线性回归分析方法对振速进行分析,分析结果表明得出掏槽孔振速大于辅助孔和周边孔;掏槽孔的垂向、水平径向和切向振速拟合K,α值均大于其他炮孔爆破时的相应分量,且垂向振速最大;同一类型作用炮孔的振速三分量的α值接近。分析了药量和距离对主频的影响规律,即随着装药量增加,爆破振动的高频成分相对丰富,频谱曲线波峰较少,主要集中在低频,其衰减也较快的结论。距离增加后,频谱曲线波峰减少,频率带宽变窄,主要集中在低频区域,各频谱曲线上的相对幅值峰值向低频靠拢。     

岩体内应力波传播的研究进展与展望

岩体动态力学行为和应力波传播特性是岩体工程动态稳定性分析的关键科学问题之一.天然岩体内广泛存在着从细观缺陷到宏观节理等不同尺度的不连续结构面,影响应力波的传播,导致应力波能量的衰减.岩体内的细观缺陷和宏观节理对应力波传播的影响具有不同的作用机理,充分认识不同尺度的不连续面对应力波传播规律的影响对岩体工程动态稳定性分析具有重要意义.首先,分析了应力波在细观缺陷岩体内的衰减机制,详细介绍了研究细观缺陷岩体内应力波传播的波散射方法、等效弹性模量方法、等效黏弹性连续介质方法,对比总结了这些方法的适用性及优缺点.其次,分析了应力波在宏观节理岩体内的透、反射机制,系统介绍了研究宏观节理岩体内应力波传播的位移不连续方法和等效连续介质方法,重点概述了这2种方法的优缺点.再次,总结了双尺度不连续结构面岩体内应力波传播的分析方法,在同一框架内分析了双尺度不连续结构面岩体内应力波的传播规律,阐明了细观缺陷和宏观节理对应力波传播规律的不同作用机理.最后,结合深部岩体工程、极地岩体工程等国家重大项目,展望了应力波分析方法在极端环境下岩体工程稳定性分析中的应用.     

考虑剪切滑移效应时节理岩体中剪切S波的传播特性探析

基于一种优化时域算法,考虑岩石节理面剪切滑移效应,对弹性剪切S波在岩石节理中的传播特性进行理论分析.通过建立节理面剪切滑移理论模型,推导并获得了剪切S波斜入射岩体节理时波的传播方程,并对剪切S波斜入射岩石节理面时的数值解进行了参数研究.结果表明,在研究节理的剪切滑移效应对应力波传播规律的影响时,该时域方法避免了复杂的数学运算,如傅立叶变换和傅立叶逆变换,通过迭代计算即可方便求出透射波和反射波的数值解;参数研究表明节理面剪切滑移效应影响着波的传播规律以及能量的变化规律.在工程实际问题分析时,本文的理论模型可更有效的应用于岩体中应力波传播特性方面的研究.     

大坝建基岩体物理探测方法应用

大坝建基岩体弹性波检测工作是检测建基岩体施工质量的重要手段,是保证设计要求,确保坝体安全的重要措施,通过地震波法、超声测井法、声波跨孔法等多种综合物探方法的检测,提出岩体量化的物理参数,在大坝特定的基岩条件下,为工程界定建基岩体的质量提供有价值的判据。工程上较常用的有弹性波法评价建基岩体质量、声波波速随钻孔深度变化的曲线来确定爆破影响带、了解断层破碎带或裂隙密集带平面影响范围和垂向影响深度、通过基岩灌浆处理前后弹性波的变化来评价处理效果、其检测成果为工程质量评价和验收工作提供了重要依据。     

Mechanism of action of cracks water on rock landslide in rainfall

In worldwide, the most common triggering factor of rock landslides is extended and intense rainfall. However, different from the soil slope failure caused by softening action of infiltration rainwater, the mechanism of rock landslide in rainfall is not clear. From the view of fracture mechanics, the propagation of cracks on rock slope and the development of sliding surface were researched. Then based on hydraulics formulas and using Sweden arc method, the influence of crack water on stability of rock slope was quantitatively studied. Finally, an example was given to check the theoretical approach. The result shows that the development of sliding surface of rock slope is mainly caused by crack propagation under hydrostatic pressure when the stress intensity factor K _I at crack tip is bigger than the toughness index of rock fractures K _IC, and the failure of slope is the result of hydraulic action of crack water and the softening of materials on sliding surface when the depth of crack water is bigger than a minimum value h _min.     

钢筋混凝土板裂缝对声发射波传播特征影响

目前利用声发射技术对混凝土结构进行裂缝定位或损伤检测时,并没有考虑已存在裂缝对声发射波传播特征的影响,这往往会使检测结果产生较大的偏差.为了探究裂缝参数对声发射波传播特征的影响,对3个不同保护层厚度的钢筋混凝土板试件进行了四点静力加载破坏试验和声发射测试,研究了裂缝深度、宽度、数量对钢筋混凝土板声发射波速和振幅衰减等传播特征的影响规律.试验和分析结果表明:裂缝深度对声发射传播特征的影响显著,声发射振幅衰减随裂缝深度增大而增大,声发射波速随裂缝深度增大而减小;声发射波速和振幅衰减几乎不随裂缝数量、宽度两参数变化而变化.在此基础上,提出考虑裂缝影响的修正波速时差定位法,进一步探讨了与采用传统时差定位法相比对钢筋混凝土损伤定位的影响,结果显示,基于修正波速的时差定位法对钢筋混凝土板进行损伤定位精度更高.     

压力水-岩耦合作用下砂岩断口微观破坏机理

为了研究流固耦合作用下岩石的损伤劣化机理,以砂岩岩样为研究对象,采用流固耦合力学实验系统开展轴压水压耦合作用下单轴压缩、三轴压缩及三轴蠕变实验,借助扫描电子显微镜对岩样破裂断口的微观结构特征进行分析。结果表明:单轴饱水岩样破裂断口表面比干燥岩样出现更多的裂纹核,且断口形貌以沿晶断裂为主,穿晶断裂为辅;随着水压增大,三轴压缩岩样破裂断口表面裂纹核逐渐变少,剪切平行裂纹逐渐增多,岩样的宏观破坏形式从以张拉破坏为主逐渐向以剪切破坏为主转变;与三轴压缩岩样断口相比,三轴蠕变岩样破裂断口表面平整度和光滑度较差,晶体间联结更加紧密,剪切裂纹密度和深度增加。     

Vibration Effect and Damage Evolution Characteristics of Tunnel Surrounding Rock Under Cyclic Blasting Loading

Model test studies based on the similarity theory were conducted to investigate vibration effect and damage evolution characteristics of tunnel surrounding rock under push-type cyclic blasting excavation. The model was constructed with a ratio of 1:15. By simulating the tunnel excavation of push-type cyclic blasting, the influence of the blasting parameter change on vibration effect was explored. The damage degree of tunnel surrounding rock was evaluated by the change of the acoustic wave velocity at the same measuring point after blasting. The relationship between the damage evolution of surrounding rock and blasting times was established. The research results show that:① In the same geological environment, the number of delay initiation is larger, the main vibration frequency of blasting seismic wave is higher, and the attenuation of high frequency signal in the rock and soil is faster. The influence of number of delay initiation on blasting vibration effect cannot be ignored; ② Under push-type cyclic blasting excavation, there were great differences in the decreasing rates of acoustic wave velocity of the measuring points which have the same distance to the blasting region at the same depth, and the blasting damage ranges of surrounding rock were typically anisotropic at both depth and breadth; ③ When blasting parameters were basically kept as the same, the growth trend of the cumulative acoustic wave velocity decreasing rate at the measuring point was nonlinear under different cycle blasting excavations; ④ There were nonlinear evolution characteristics between the blasting cumulative damage (D) of surrounding rock and blasting times (n) under push-type cyclic blasting loading, and different measuring points had corresponding blasting cumulative damage propagation models, respectively. The closer the measuring point was away from the explosion source, the faster the cumulative damage extension. Blasting cumulative damage effect of surrounding rock had typically nonlinear evolution properties and anisotropic characteristics.     

含表面裂纹轧辊的振动特性分析

轧辊表面裂纹是轧辊工作时常出现的损伤现象,轧辊使用中必须进行裂纹损伤检测.通过建立含表面裂纹轧辊的有限元模型,计算轧辊的固有频率和振型,分析了轧辊表面裂纹位置和深度对轧辊固有频率的影响规律,为探索通过振动特性识别轧辊的裂纹损伤提供了基础.     

基于Chebyshev-Ritz法分析多裂纹梁自振特性

基于弹性力学平面应力理论,利用Chebyshev-Ritz法分析多裂纹梁的自振特性. 根据裂纹情况将裂纹梁分成若干个梁段,用边界函数与第一类Chebyshev多项式的乘积构造各梁段的位移函数,具有很好的收敛性,能够适用于不同的几何边界条件. 用Ritz法得到各梁段的振动方程,根据各梁段之间的位移连续条件整合方程,建立整个裂纹梁的振动特征方程. 计算结果与有限元分析和相关文献数据吻合很好. 分析裂纹深度和位置对自振特性的影响. 随着裂纹深度的增大,裂纹梁的频率减小,振型的幅值变大,且影响的程度会受裂纹的位置影响.     

立式储罐储液晃动波面振动分析

针对真实地震作用下立式储罐的波面振动是否有高阶阵型的参与这一问题,通过有限元软件ADINA对一万方立式储罐作在地震作用下的晃动响应分析,并得出以下结论:立式储罐的晃动波高与输入地震动峰值加速度成线性关系,两激励波高与响应峰值加速度的比值相同;不同储液比对晃动波高和一阶晃动周期的影响较小;不同地震动作用下的晃动波高径向极值点位置不同,极值点越靠近罐心处,晃动参与振型越丰富,振型叠加越明显,并表明储液在地震作用下的晃动是由多阶振型叠加的结果。     

地壳上部岩体中水平应力的估算方法

地壳上部岩体的垂直应力一般可用其上覆岩体的平均比重乘以其深度来估算,但是水平应力却很难估算。岩体的断裂韧度是一个常数,如果裂隙岩体是稳定的,水平应力必须在一定的范围内,如果水平应力超过了这一范围,岩体内的裂隙可能会发生扩展、破坏,并可能导致地震的发生,因此从裂隙岩体稳定的条件出发,可以估算出水平应力的范围。利用一共线双裂纹模型建立了裂纹稳定的应力条件,并对该应力条件的有效性进行了实验验证,实验结果表明该应力条件是有效的;然后利用该应力条件来估算水平应力的范围,其结果符合现场的测试结果,表明这一估算方法是有效的,可行的。并利用该理论能很好地解释为什么水平应力与垂直应力之比在浅部地壳中分布在较宽的范围内,但在深部区域内却分布在一个狭小的范围内。     

隧道掌子面积水对瑞利波勘探影响研究

在使用瑞利波对隧道进行地质超前预报时,经常会遇到掌子面积水的情况。文章从分析瑞利波的波动方程入手,将掌子面积水假定为自由面上覆盖一层非弹性覆盖层,以此为基础推导出积水对瑞利波传播的影响方程,认为掌子面积水情况下,受到垂直应力的作用瑞利波发生频散,同时岩体质子的振动也会由于外界水体的存在而受到黏滞力的影响,瑞利波周期变大、频率变小。但是经过深入研究和结合工程实例,发现这种影响仅仅停留在积水层表面,对整个工程地质超前预报没有明显影响。