节理岩体二维位移非连续介质模型研究

发布时间：2020-10-30 03:15

　　 经历了漫长且复杂的地质年代,自然界中的岩体在复杂的物理化学等变化下形成了具有一定形态、成分各异的地质体,在这些地质体中发育形成了许多不连续面。在地壳上部,最常见的岩石构造是节理。岩石若在断裂面处没有明显位移,岩石此处断裂面称为节理。波在节理岩体中传播的探究方法中,位移不连续法是时域分析的一种新方法,用于分析波传播的复杂性。本文针对波在节理岩体中的传播规律并利用合适的模型进行系统的研究,主要取得以下研究成果:1、时域分析相较频域分析有更强的直观性、稳定性和抗干扰能力,结合节理岩体的力学参数拓展分析,应力波在节理岩体中形成过程和传播规律对岩体结构有一定的影响。当波以不同的状态斜入射节理时,影响波传播的各种变量与波速的衰减之间存在函数关系。比如分析节理倾角与应力波峰值速度,应力波与反射系数,透射系数,衰减系数之间的关系,结果很明显的表明,由于节理本身的各向异性,在一定程度上阻碍了应力波的传播。2、在节理变形的非线性行为,考虑多条节理岩体中波的传播,波在多条平行节理中传播时,传播过程多样,透射和反射复杂。根据平行节理岩体中波传播方法,建立位移不连续介质传播理论模型,通过时域递推法分析相邻节理间波的传播过程,推导纵波和横波斜入射岩体节理的传播方程。3、利用数学的方法和利用MATLAB软件分析波衰减,通过参数化研究,根据所推导的方程分析入射角、节理间距、波速、节理数及其他外在因素等都影响着波在多个节理间的传播。同时考虑更多其他因素,比如节理间距、渗透率、节理分布,节理填充物等岩石微观特征,这些都将影响波传播。本文研究结果表明:通过建立的二维位移非连续介质模型和对参数的研究揭示了节理岩体中波传播的机理和过程。该方法可用于计算不同入射条件下的透射系数和反射系数、冲击角和加载时间,相比其他研究的计算结果,本研究的计算结果也得到了可供参考的规律。
【学位单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU45;O347.4
【部分图文】：

其特点主要包括非线性、各向异性、非均质性[1-4]，如图1-1为典型岩石节理。随着人们研究的深入，对岩体结构和力学性能有了更深层次的理解，岩体力学中的等效连续介质分析方法和非连续介质分析方法取得了很大的进展。岩体结构一般是较为复杂化，是不理想的状态，研究时利用动荷载的即时性对研究结果有影响，这些问题的研究目前依然不完善，因此，需要解决和改进的问题依然存在很多。图1-1典型岩石节理Fig.1-1 Typical rock joints随着地下岩土工程规模的逐渐扩大，岩土工程涉及到的力学问题变得越来越复杂，那么对所涉及的相应力学研究就有了新的要求。根据大量的实验数据和分析结果，岩体的力学性能和受力特性一直受不连续结构面影响。通常是岩石团块多个平行平面节理，称为节理集，它不仅控制岩体的力学行为，而且影响岩体中的波传播。不连续节理结构面对节理岩体的影响显著，需要探究一种有效的解决方案。地下工程中都需要用到波在节理中传播的知识

这些孔隙、微裂缝、内部界面的结构时，分析的越精确难找到更加精确的模型准确描述。了反射方法和传播方法在节理中带有角度斜入射的波传射、透射振幅及对应关系。对于其中一个节理，如第J节理是对称的，如图 3-1 和 3-2 所示：（a）右行P波 （b）右行S波

（g）左行P波 （h）左行S波图3-2节理右侧波与节理相互作用示意图hematic diagram of interaction between wave and joint on the righ单个节理上倾斜入射的情况相比，由于新的类型，波加复杂。由节理界面产生的波和节理间的多次波反射有着重要的影响。但是我们可以根据统计的方法进行理时可以建立复杂的介质模型，并利用数值模拟的方结果。侧时，如图（a）-（h）用一些小的单元进行划分，述，每个小的单元必须保持力的平衡，以图（a）为向方向应满足：
【参考文献】

相关期刊论文 前4条

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本文编号：2861898