应力波在层状岩体中的传播特性和结构面弹性模量测试

发布时间：2017-09-16 05:19

  本文关键词：应力波在层状岩体中的传播特性和结构面弹性模量测试

  更多相关文章： 层状岩体 Maxwell模型 Kelvin-Voigt模型 位移不连续模型 测试误差

【摘要】：随着我国工程技术的快速发展,工程建设已经在我国大规模展开;越来越多的水利水电工程、交通工程、建设工程、矿产资源开采工程和国防工程等在建设过程中遇到各种各样的问题。准确获取岩体力学特性和岩体参数,对工程建设、施工以及工程稳定性分析有重要的意义。本文针对实际工程中层状岩体和厚度较大结构面,展开了应力波在岩体中的传播试验。分析应力波在层状岩体中传播特性,测试出厚度较大结构面的力学参数。本文选择河南新乡万仙山的层状岩体进行现场试验,得到如下规律。齐王寨菜园:随着频率增加,衰减系数增加。八里沟漂流:随着频率增加,衰减系数先减小后增加。齐王寨一剑天:随着频率增加,衰减系数增加后趋于稳定。齐王寨菜园波形变化:近场的波形变化系数大于远场,这种趋势随着入射角度增加更趋于明显。应力波在层状岩体中传播,能量损失主要因为层状岩体的粘滞性和球面扩散。本文提出了基于应力波能量损失和模型耗散项来测试岩体粘性系数的方法,在频率0~400Hz范围内,测得齐王寨菜园粘性系数:距离震源0.7m内选用Maxwell模型的粘性系数为1.93MPa·s,距离震源0.7~1.5m内选用Maxwell模型的粘性系数为3.96MPa·s。八里沟漂流粘性系数:距离震源0.7m内测得粘性系数为1.45MPa·s,距离震源0.7~1.2m内测得粘性系数为2.14MPa·s。针对实际工程中厚度较大的宏观结构面,建立了改进线弹性位移不连续模型,运用原模型和改进模型测试结构面弹性模量。研究结果表明:当阻抗比较小时,应选择改进模型反射波测试结构面弹性模量;当阻抗比较大时,应选择原模型透射波测试结构面弹性模量。分析结构面厚度对测试偏差的影响,结构面厚度增加,基于改进模型反射波波形差异的测试偏差减小,原模型透射波波形差异的波形差异测试偏差增加。基于原模型透射波和改进模型反射波波形差异进行测试,测得0.02m结构面弹性模量为0.16GPa,测得0.09m结构面弹性模量为0.27GPa。得出现场试验结果和数值模拟结果一致。
【关键词】：层状岩体 Maxwell模型 Kelvin-Voigt模型 位移不连续模型 测试误差
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 应力波在结构面中传播规律的研究现状10-11
• 1.2.2 应力波在粘弹性介质传播规律的研究现状11-12
• 1.2.3 岩体结构面力学参数测试方法研究12-13
• 1.3 本文研究主要内容13-14
• 1.4 本文技术路线14-15
• 第二章 应力波在层状岩体中衰减和波形变化规律15-23
• 2.1 实验方案15-16
• 2.2 节理间距描述16-17
• 2.3 层状岩体的衰减系数17-20
• 2.3.1 齐王寨菜园子波峰值频率和衰减系数的关系17-18
• 2.3.2 八里沟漂流子波峰值频率和衰减系数的关系18-19
• 2.3.3 齐王寨一剑天子波峰值频率和衰减系数的关系19-20
• 2.4 层状岩体波形变化系数20-22
• 2.5 本章结论22-23
• 第三章 应力波在层状岩体中粘性系数计算23-40
• 3.1 应力波在层状岩体中传播理论分析23-25
• 3.1.1 测点间能量损失23-24
• 3.1.2 测点间应变率24
• 3.1.3 粘性系数的计算24-25
• 3.2 计算实例25-38
• 3.2.1 齐王寨菜园不同测线方向的粘性系数计算26-32
• 3.2.2 八里沟漂流不同测线方向的粘性系数计算32-38
• 3.3 本章结论38-40
• 第四章 改进线弹性位移不连续模型和结构面弹性模量动力法测试40-58
• 4.1 线弹性位移不连续模型的改进40-47
• 4.1.1 线弹性位移不连续模型的不足40-43
• 4.1.2 改进结构面两侧的位移差异和应力差异43-45
• 4.1.3 建立改进模型45
• 4.1.4 改进模型透射系数和反射系数45-47
• 4.2 结构面弹性模量测试误差47-53
• 4.2.1 结构面弹性模量测试47-49
• 4.2.2 改进模型位移不连续模型试用范围49-52
• 4.2.3 弹性模量测试偏差52-53
• 4.3 改进模型的结构面弹性模量现场测试53-57
• 4.4 本章结论57-58
• 第五章 结论和展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间的研究成果65-66

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