不同地应力下应力波在粗糙节理处的传播规律研究
发布时间：2021-12-18 15:37
节理对岩体强度特性与变形特性均有重要影响。地应力作用下深部岩体节理表现为闭合隐性特征,在地震、爆炸等荷载作用下会产生张开与滑移,对岩体的稳定性极为不利。考虑天然节理粗糙性,本文结合数值模拟与理论分析方法,研究了应力波在不同地应力下粗糙节理处的传播规律,具体研究工作如下:（1）通过与理论对比,验证了采用离散元软件UDEC模拟剪切波在充填节理处传播的可行性,采用中线截距平均值Sm和起伏均方根Rq生成不同粗糙程度的节理,对S波垂直入射粗糙充填节理的影响参数进行了数值研究。发现节理粗糙度对透射系数的影响与充填厚度密切相关,其中节理起伏均方根Rq的影响更大。当考虑充填材料的破坏时,发现在平直充填节理出现滑移后,透射波波幅与充填节理的强度有关,而与入射波波幅无关。（2）考虑地应力的影响,基于时域递归分析法,分别采用节理连续屈服模型（CY模型）与节理BB模型推导了S波与P波入射非线性节理的波动方程,所得理论解与UDEC模拟结果具有较好的一致性。（3）基于节理CY模型,通过UDEC对节理刚度、粗糙度、入射波波幅及频率等参数对S波在深部节...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
节理岩体图
1第一章绪论1.1研究背景及意义节理、裂隙等不连续结构面在岩体中广泛存在，并且通常对岩体的力学行为起控制作用。由于开采或外部地质作用，会引起应力重分布，导致岩体内部微观裂隙或节理扩张和相互贯通，最终形成宏观断裂面，引发重大工程灾害事故，如法国马尔帕赛水坝的垮塌破坏、意大利瓦依昂坝左岸的大滑坡等等。节理的存在不仅造成岩体的不连续性，使得岩体具有不同的动力学特性，而且影响和阻碍着应力波在岩体中的传播。当应力波传播到节理面时，容易造成节理面的张开或滑移，引起岩体失稳，当应力波穿越节理面后，其方向、频率、幅值均会发生改变，岩体结构的破坏一般是根据波速峰值等应力波的阈值来判定，因此，动态荷载作用下节理力学特性以及应力波传播规律的研究是当前岩土工程普遍关心的重要课题。图1-1节理岩体图1-2现场实际中起伏结构面控制岩体随着我国工业的迅猛发展和对能源需求的不断增加，浅部资源日益减少，深部资源的开采已成为必然趋势。对于深部开采工程，天然岩体中的节理不可避免地处于一定的地质构造作用环境中，受到构造应力、自重应力和温度应力等的初始地应力作用。节理岩体在动力扰动与高地应力共同作用下可能会诱发动力灾害，地下工程的开挖会导致围岩初始地应力重分布，岩体会受到动静组合的作用力[1]。在不同初始地应力下，节理的初始刚度与变形量等力学性质也不尽相同，导致应力波在节理处的衰减规律发生变化[2]，因此研究应力波在节理岩
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]循环剪切荷载作用下充填物对结构面剪切特性影响试验研究[J]. 许江,瞿佳美,刘义鑫,彭守建,王威,吴善康. 岩土力学. 2019(05)
[2]爆炸应力波在层状节理岩体中传播规律及数值模拟[J]. 李鹏,周佳,李振. 长江科学院院报. 2018(05)
[3]节理接触面积和厚度对应力波传播特性影响的颗粒流数值模拟[J]. 曾超,曾亚武,赵凯. 水利与建筑工程学报. 2018(01)
[4]高地应力作用下岩石和地下硐室的动态力学行为和响应[J]. 廖志毅,朱建波,唐春安. 岩土工程学报. 2016(S2)
[5]不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破的数值模拟[J]. 魏晨慧,朱万成,白羽,李帅. 力学学报. 2016(04)
[6]不同静应力和节理条件下岩体爆破破岩机制研究[J]. 张凤鹏,彭建宇,范光华,李邵军,李元辉. 岩土力学. 2016(07)
[7]节理厚度对岩石动力特性影响的模拟试验[J]. 杨阳,杨仁树,王建国. 中国矿业大学学报. 2016(02)
[8]应力波在层状节理岩体中的透反射与衰减规律[J]. 孙冰,郭闪闪,曾晟,马艾阳,邓显石. 防灾减灾工程学报. 2015(06)
[9]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
[10]深部裂隙岩体中弹性波传播与衰减规律试验研究[J]. 李新平,赵航,罗忆,程祖刚,孙昌忠,董千,杨叶鹏. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
博士论文
[1]不同地应力下节理岩体中爆炸应力波传播与衰减规律研究[D]. 董千.武汉理工大学 2018
[2]节理岩体中应力波传播的动力特性研究[D]. 宋林.西安建筑科技大学 2012
[3]节理动态闭合变形性质及应力波在节理处的传播[D]. 王卫华.中南大学 2006
硕士论文
[1]应力波在节理岩体中传播模型实验研究[D]. 韦晓乾.广西大学 2007
本文编号：3542690
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
节理岩体图
1第一章绪论1.1研究背景及意义节理、裂隙等不连续结构面在岩体中广泛存在，并且通常对岩体的力学行为起控制作用。由于开采或外部地质作用，会引起应力重分布，导致岩体内部微观裂隙或节理扩张和相互贯通，最终形成宏观断裂面，引发重大工程灾害事故，如法国马尔帕赛水坝的垮塌破坏、意大利瓦依昂坝左岸的大滑坡等等。节理的存在不仅造成岩体的不连续性，使得岩体具有不同的动力学特性，而且影响和阻碍着应力波在岩体中的传播。当应力波传播到节理面时，容易造成节理面的张开或滑移，引起岩体失稳，当应力波穿越节理面后，其方向、频率、幅值均会发生改变，岩体结构的破坏一般是根据波速峰值等应力波的阈值来判定，因此，动态荷载作用下节理力学特性以及应力波传播规律的研究是当前岩土工程普遍关心的重要课题。图1-1节理岩体图1-2现场实际中起伏结构面控制岩体随着我国工业的迅猛发展和对能源需求的不断增加，浅部资源日益减少，深部资源的开采已成为必然趋势。对于深部开采工程，天然岩体中的节理不可避免地处于一定的地质构造作用环境中，受到构造应力、自重应力和温度应力等的初始地应力作用。节理岩体在动力扰动与高地应力共同作用下可能会诱发动力灾害，地下工程的开挖会导致围岩初始地应力重分布，岩体会受到动静组合的作用力[1]。在不同初始地应力下，节理的初始刚度与变形量等力学性质也不尽相同，导致应力波在节理处的衰减规律发生变化[2]，因此研究应力波在节理岩
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]循环剪切荷载作用下充填物对结构面剪切特性影响试验研究[J]. 许江,瞿佳美,刘义鑫,彭守建,王威,吴善康. 岩土力学. 2019(05)
[2]爆炸应力波在层状节理岩体中传播规律及数值模拟[J]. 李鹏,周佳,李振. 长江科学院院报. 2018(05)
[3]节理接触面积和厚度对应力波传播特性影响的颗粒流数值模拟[J]. 曾超,曾亚武,赵凯. 水利与建筑工程学报. 2018(01)
[4]高地应力作用下岩石和地下硐室的动态力学行为和响应[J]. 廖志毅,朱建波,唐春安. 岩土工程学报. 2016(S2)
[5]不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破的数值模拟[J]. 魏晨慧,朱万成,白羽,李帅. 力学学报. 2016(04)
[6]不同静应力和节理条件下岩体爆破破岩机制研究[J]. 张凤鹏,彭建宇,范光华,李邵军,李元辉. 岩土力学. 2016(07)
[7]节理厚度对岩石动力特性影响的模拟试验[J]. 杨阳,杨仁树,王建国. 中国矿业大学学报. 2016(02)
[8]应力波在层状节理岩体中的透反射与衰减规律[J]. 孙冰,郭闪闪,曾晟,马艾阳,邓显石. 防灾减灾工程学报. 2015(06)
[9]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
[10]深部裂隙岩体中弹性波传播与衰减规律试验研究[J]. 李新平,赵航,罗忆,程祖刚,孙昌忠,董千,杨叶鹏. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
博士论文
[1]不同地应力下节理岩体中爆炸应力波传播与衰减规律研究[D]. 董千.武汉理工大学 2018
[2]节理岩体中应力波传播的动力特性研究[D]. 宋林.西安建筑科技大学 2012
[3]节理动态闭合变形性质及应力波在节理处的传播[D]. 王卫华.中南大学 2006
硕士论文
[1]应力波在节理岩体中传播模型实验研究[D]. 韦晓乾.广西大学 2007
本文编号：3542690
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