復(fù)雜共生型危巖破壞激振效應(yīng)研究.pdf

1、實踐表明，大型崩塌災(zāi)害源均存在危巖聚集體，當某一危巖塊體崩落時，危巖體應(yīng)變能的急速釋放在斷裂面上誘發(fā)激振波，對其余危巖體造成損傷和破壞，從而導(dǎo)致危巖聚集體的群發(fā)性崩塌。本文對復(fù)雜共生型危巖破壞的激振效應(yīng)展開研究，取得如下成果:
　　(1)建立了簡單的危巖斷裂模型，從能量角度分析，當裂紋發(fā)生擴展時，裂紋體的位能將降低而釋放出應(yīng)變能，應(yīng)變能由彎曲應(yīng)變能與剪切應(yīng)變能組成，應(yīng)變能的部分轉(zhuǎn)化為新生成裂紋面的表面能，應(yīng)變能一部分轉(zhuǎn)化為表面能，

2、另一部分轉(zhuǎn)化為崩落過程中的激振波，進而聯(lián)合動能守恒和動量定理分析激振波轉(zhuǎn)化為崩落巖塊動能的過程，由此動能推導(dǎo)出崩落危巖塊的啟程速度方程式，并由沖量定理得到激振力方程式。為后續(xù)危巖基礎(chǔ)研究做了一些基本解釋。
　　(2)提出并論證了落石與地面碰撞破裂時裂紋從底部接觸點向上擴展至頂端的假設(shè)，與實驗現(xiàn)象相符。描述了落石開裂解體的詳細過程，分析了落石碰撞開裂的能量守恒方程，求解并驗證了落石破裂的臨界速度和臨界高度方程，建立了落石解體能量方程

3、，可由動量及能量方程對破碎巖塊進行后續(xù)分析。
　　(3)建立了墜落式危巖聚集體模型，將其裂紋未貫通部分抽象為有界棱柱巖體，進而得到激振波作用下的危巖振動模型。對危巖振動模型列波動方程，運用數(shù)學(xué)方法求解得到危巖體的質(zhì)點振動方程，進一步的求得質(zhì)點應(yīng)力方程以及質(zhì)點振動速度方程。按模型進行實體實驗，用加速度傳感器測得危巖體上兩質(zhì)點的振動數(shù)據(jù)，將模型物理力學(xué)參數(shù)代入本方程，運用matlab算得精確解，兩組數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，誤差為6.12％，驗證

4、了本方程的實用性，為危巖崩塌激振的后續(xù)定量研究提供依據(jù)。
　　(4)針對危巖群發(fā)性崩塌，建立復(fù)雜共生型危巖破壞激振效應(yīng)實驗?zāi)Ｐ?，按設(shè)計模型進行小尺度室內(nèi)實驗，研究起崩危巖塊在崩落過程中對危巖聚集體造成的激振效應(yīng)，通過高精度攝像機獲得主控結(jié)構(gòu)面開裂與擴展的動態(tài)過程，通過動態(tài)信號采集系統(tǒng)獲得危巖體的激振信號，對激振信號進行解析，得到破壞時激振波在復(fù)雜共生型危巖各個方向傳播的衰減規(guī)律。
　　(5)對于復(fù)雜共生型危巖激振效應(yīng)，由本實

5、驗得到的數(shù)據(jù)可以看出:
　　水平層內(nèi)由臨空面向危巖母體傳播的激振波，波沿傳播方向逐漸衰減;與本方向垂直的水平振動逐漸衰減;與本方向垂直的豎向振動逐漸衰減。
　　水平層內(nèi)平行于臨空面?zhèn)鞑サ募ふ癫ǎ夭▊鞑シ较蛩p，約束減弱振動加強，在二者耦合作用下，激振效應(yīng)表現(xiàn)為加強;與本方向垂直的水平振動受衰減影響大，表現(xiàn)為激振效應(yīng)減弱;與本方向垂直的豎直振動受衰減影響大，表現(xiàn)為激振效應(yīng)劇烈衰減。
　　豎直方向傳播的激振波，在危巖層層