灰岩地区类砌体结构型危岩座溃试验研究

发布时间：2017-09-17 10:27

  本文关键词：灰岩地区类砌体结构型危岩座溃试验研究

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【摘要】：危岩崩塌是一类全球泛生性地质灾害,严重威胁着影响区内人民生命财产及相关基础设施的安全,特别针对于灰岩地区危岩,由于其具有典型类砌体结构特征且通常单次崩塌方量巨大,使得其致灾后果较为严重。本文基于重庆南川金佛山甄子岩危岩崩塌实例,采用理论分析和室内模型试验方法,对灰岩地区危岩的形成机制、破坏形式、崩塌运动特征、座溃解体过程以及冲击解体激振效应等方面进行了探索性研究,主要研究成果如下:(1)针对石灰岩地区甄子岩危岩,简要分析了危岩类砌体结构的形成原因及其结构面附近风化碎裂区的演化过程,同时指出了灰岩地区外观尺寸具有“瘦高”型特征的危岩体由于底部压应力较大使得其产生底部压裂破坏失稳的可能性较大。(2)结合甄子岩危岩崩塌视频资料及相关断裂力学解析,大致揭示了在受到强大冲击荷载作用时,由于泊松效应,危岩体内承受张拉应力作用是其产生自下而上的解体效应以及腹部鼓胀现象的主要原因。(3)通过室内模型试验初步验证了结构面间风化碎裂区的存在是致使危岩体产生竖向座溃而非倾倒破坏的重要因素,具有“瘦高”型外观尺寸特征的危岩易产生底部压裂破坏;同时结合理论力学、解体断裂力学等理论获得了危岩破坏形式依赖于自身结构及尺寸特征的认识,进一步地,其是否会产生解体效应又与其破坏形式和崩塌运动特征紧密联系。(4)模型试验中采用加速度传感器获得了危岩体在冲击地面过程中产生的激振效应,通过加速度时程曲线揭示了危岩在冲击地面过程中产生的激振效应具有典型的脉冲信号特点,整个过程中地面质点产生了最大约65.77ms-2的加速度以及最大约0.11184mm的竖向变形量,同时初步印证了危岩体在冲击地面过程中具有自下而上连续冲击解体的特征。(5)对模型试验所获取的加速激振信号进行了时频分析获得了危岩体冲击地面产生的加速度激振主频率大致约为150Hz;运用db4小波对加速度信号进行小波变换获得了不同尺度及位移因子下的小波系数,同时基于分解的小波系数进行了信号消噪处理以及信号多分辨率分析,通用细节系数表明激振信号中蕴藏有较强的脉冲信号特点。
【关键词】：危岩 座溃解体 激振效应 模型试验 小波分析
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU364;P642.21
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 选题依据及意义9-11
• 1.2 内外研究现状11-16
• 1.2.1 危岩形成机制11-13
• 1.2.2 危岩破坏机理13-14
• 1.2.3 危岩座溃解体和其激振效应14-16
• 1.3 主要研究内容及技术路线16-19
• 1.3.1 主要研究内容16
• 1.3.2 研究技术路线16-19
• 第二章 类砌体结构型危岩座溃解体机制理论简析19-41
• 2.1 重庆南川金佛山甄子岩危岩概况19-23
• 2.1.1 地理位置19
• 2.1.2 地形地貌19-20
• 2.1.3 地质构造及地震20-21
• 2.1.4 地层岩性及分布21-22
• 2.1.5 岩土体物理力学性质22
• 2.1.6 其它环境地质条件22-23
• 2.2 座溃型危岩破坏特征23-28
• 2.2.1 形成条件23-24
• 2.2.2 破坏机理24-25
• 2.2.3 运动特征25-28
• 2.3 座溃型危岩解体机制28-39
• 2.3.1 座溃冲击荷载29-32
• 2.3.2 冲击应力波传播特性32-35
• 2.3.3 冲击作用下危岩体内部质点运动特征35-36
• 2.3.4 类砌体危岩解体断裂力学分析36-39
• 2.4 本章小结39-41
• 第三章 类砌体结构型危岩破坏解体模型试验研究41-75
• 3.1 危岩室内模型试验41-64
• 3.1.1 实验目的42
• 3.1.2 模型设计42-52
• 3.1.3 前期探索性试验52-58
• 3.1.4 试验模型比选及材料设计58-61
• 3.1.5 试验数据采集61-64
• 3.2 试验结果及分析64-73
• 3.2.1 危岩体破坏及解体过程64-68
• 3.2.2 危岩崩塌解体激振效应68-73
• 3.3 本章小结73-75
• 第四章 危岩座溃解体激振信号分析与处理75-97
• 4.1 危岩激振信号时频分析76-81
• 4.1.1 傅立叶变换76
• 4.1.2 窗口傅立叶变换76-77
• 4.1.3 时频窗及其度量属性77-78
• 4.1.4 激振信号时频分析结果78-81
• 4.2 危岩激振信号小波变换81-85
• 4.2.1 小波基函数的定义81-82
• 4.2.2 连续小波变换及性质82-84
• 4.2.3 激振信号小波变换结果84-85
• 4.3 危岩激振信号小波消噪85-92
• 4.3.1 噪音类型85-86
• 4.3.2 小波消噪理论简介86-87
• 4.3.3 小波系数门限值设定及算法87
• 4.3.4 激振信号消噪结果及分析87-92
• 4.4 危岩消噪激振信号多分辨率分析92-95
• 4.4.0 多分辨率分析定义92-93
• 4.4.1 尺度空间分解93-94
• 4.4.2 激振信号多分辨率分析结果94-95
• 4.5 本章小节95-97
• 第五章 结论及建议97-99
• 5.1 结论97-98
• 5.2 建议98-99
• 致谢99-100
• 参考文献100-104
• 附录：攻读学位期间参加的科研项目及取得的成果104

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