块系岩体摆型波的传播规律研究

发布时间：2022-08-12 15:46

　　岩体是具有离散性和非均匀性特征的复杂地质体,随着人类地下开采深度的增加发现了一种新的岩体动力学现象——摆型波现象。摆型波在岩体中低频低速传播且携带大量能量,极易引发岩爆、冲击地压等深部岩体工程灾害。本文针对块系岩体的非均匀性、双模量特性以及摆型波的低频特性,基于岩体等级块系构造理论和弹簧-块体模型,推导了一维和二维块系岩体的动力学方程,并利用MATLAB软件对动力学方程进行求解。研究了具有非均匀性和双模量特性的块系岩体中摆型波的传播规律和频域特性,并对二维块系岩体中摆型波的传播规律进行了研究。主要研究成果如下:（1）对于具有非均匀性特性的块系岩体,当局部软弱夹层弹性系数减小时,与该部分相连接的块体的动力响应受弹性系数变化的影响较大,出现加速度峰值增大的现象;不同区域的夹层弹性系数或粘性系数发生变化,对块系岩体摆型波传播的影响是类似的,但影响的程度是不一样的。发生粘弹性变化的夹层位置越靠前,对块系岩体动力响应的影响越强烈。（2）对于具有双模量特性的块系岩体,拉压模量比对块体正向位移幅值影响不大,而对负向位移幅值具有较大影响;负向位移幅值随着拉压模量比的增大而增大,传统的线性计算方法偏于危... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文研究内容
第2章 一维块系岩体摆型波传播规律研究
    2.1 引言
    2.2 块系岩体摆型波动力模型与动力方程推导
    2.3 动力方程计算方法与稳定性条件
    2.4 非均匀块系岩体摆型波传播规律研究
        2.4.1 参数选取及稳定性验证
        2.4.2 局部弹性变化对块体动力响应的影响
        2.4.3 局部粘性变化对块体动力响应的影响
    2.5 双模量特性的块系岩体摆型波的传播规律研究
        2.5.1 参数选取及稳定性验证
        2.5.2 位移响应
        2.5.3 速度响应
        2.5.4 加速度响应
        2.5.5 试验验证与应用分析
    2.6 本章小结
第3章 二维块系岩体摆型波传播规律研究
    3.1 引言
    3.2 二维块系岩体中动力方程的建立
    3.3 二维块系岩体中摆型波传播规律
        3.3.1 计算方法与参数选取
        3.3.2 块体加速度响应规律研究
        3.3.3 块体位移响应规律研究
    3.4 无限空间内二维块系岩体中摆型波传播规律
        3.4.1 计算参数选取
        3.4.2 加速度响规律研究
        3.4.3 位移响应规律研究
    3.5 本章小结
第4章 块系岩体频域响应规律研究
    4.1 引言
    4.2 频域计算方法与参数选取
    4.3 双模量块系岩体频域响应规律研究
        4.3.1 施加能量冲击时的频域响应
        4.3.2 正弦冲击波荷载时的频域响应
        4.3.3 两种荷载作用下的对比分析
        4.3.4 频域响应试验验证
    4.4 频域响应反演系统固有频率研究
        4.4.1 概念界定
        4.4.2 较长时间内的频域响应
        4.4.3 频域响应反演固有频域验证
    4.5 本章小结
结论
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]夹层非均匀分布的块系岩体摆型波传播规律[J]. 姜宽,戚承志,朱柄宇,班力壬,卢真辉,李太行.  科学技术与工程. 2019(33)
[2]爆炸与冲击中的非线性岩石力学问题（Ⅱ）:冲击扰动诱发岩块滑移的物理模拟试验[J]. 李杰,蒋海明,王明洋,邓树新,李新平.  岩石力学与工程学报. 2018(02)
[3]爆炸与冲击中的非线性岩石力学问题（Ⅰ）:一维块系岩体波动特性的试验研究[J]. 李杰,王明洋,蒋海明,邓树新.  岩石力学与工程学报. 2018(01)
[4]动静组合加载作用下块系岩体动力响应分析[J]. 李利萍,王淋,邰英楼.  中国安全生产科学技术. 2016(11)
[5]摆型波传播过程块系岩体能量传递规律研究[J]. 王凯兴,潘一山,窦林名.  岩土工程学报. 2016(12)
[6]考虑剪切效应时双模量梁的自由振动[J]. 吴晓,黄志刚,杨立军.  振动与冲击. 2015(24)
[7]我国煤矿冲击地压的研究现状:机制、预警与控制[J]. 姜耀东,赵毅鑫.  岩石力学与工程学报. 2015(11)
[8]冲击载荷下块系岩体摆型波传播特性的试验研究[J]. 贾宝新,陈扬,潘一山,姜明,赵培,王凯兴.  岩土力学. 2015(11)
[9]块系覆岩中摆型波传播对巷道支护动力响应影响[J]. 王凯兴,孟村影,杨月,李祁.  煤炭学报. 2014(02)
[10]双模量悬臂梁在线性分布荷载作用下的Kantorovich解[J]. 吴晓,杨立军,黄翀,孙晋.  中南大学学报(自然科学版). 2014(01)



本文编号：3676154