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文檔簡介
1、本文的實驗研究工作是在《地下技術(shù)與巖石工程》(UndergroundTechnology and Rock Engineering(UTRE))項目的資助和引導(dǎo)下完成的?!兜叵录夹g(shù)與巖石工程》項目是由新加坡國防科學(xué)技術(shù)委員會與新加坡南洋理工大學(xué)防護(hù)科學(xué)技術(shù)中心共同研究開發(fā)的科研項目。 世界上有許多中小國家像新加坡一樣,由于國土面積十分缺乏,已經(jīng)嚴(yán)重制約了該國的社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,所以地下空間的開發(fā)和利用變得越來越重要。通常情況
2、下,所開發(fā)的地下空間結(jié)構(gòu)都會深入到地下巖層甚至巖屋以下,而且要求在普通的爆炸或者地震荷載作用下結(jié)構(gòu)仍然能夠安全使用,然而地下結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)和性能在很大程度上依賴于周圍地質(zhì)材料的性質(zhì)和狀態(tài),所以從這個目的出發(fā),研究工程巖土的靜力屬性和動力特性,以及相關(guān)的地下空間結(jié)構(gòu)開發(fā)利用問題,都是十分有必要的。 天然巖體與大多數(shù)工程介質(zhì)材料不同,除了介質(zhì)材料本事,其中還存在大量不連續(xù)面,包括如斷層、節(jié)理、裂隙等不同的尺寸形態(tài),在巖石工程中統(tǒng)稱為
3、節(jié)理。巖石節(jié)理的存在造成了巖體的不連續(xù)和不均勻,進(jìn)而顯著地影響了巖體的各種工程性質(zhì),包括其力學(xué)性質(zhì),震動、滲透以及熱傳導(dǎo)性能。所以要解決巖體相關(guān)的問題就必須考慮節(jié)理的影響,以至于怎樣研究和解決節(jié)理及其對巖體性質(zhì)的影響,在巖石工程力學(xué)中也顯得越來越為重要。 本文出于項目研究需要,依據(jù)一維彈性波的傳播規(guī)律,通過霍普金森桿實驗?zāi)M應(yīng)力波在節(jié)理花崗巖體介質(zhì)當(dāng)中的傳播,結(jié)合Bukit Timah地區(qū)花崗巖的工程地質(zhì)條件,分析了影響花崗巖節(jié)
4、理對應(yīng)力波傳播的各方面因素。經(jīng)比較分析,篩選出三個主要的、對應(yīng)力波傳播影響較大的因素:節(jié)理寬度、節(jié)理層填充物的含水量、以及入射波能量等因素,即確定為實驗?zāi)P脱芯靠紤]的模擬因子。 分離式霍普金森壓桿裝置依靠其精確的測量能力,已經(jīng)成為當(dāng)代用于測試材料動態(tài)響應(yīng)的權(quán)威性實驗技術(shù)方法。為了取得較好的試驗結(jié)果,實驗中霍普金森桿裝置在傳統(tǒng)裝置的基礎(chǔ)上改進(jìn),主要是采用花崗巖材料的霍普金森桿,另外,用于產(chǎn)生應(yīng)力波的沖擊錘是一套自制的擺錘。通過以上
5、裝置和實驗,進(jìn)行應(yīng)力波在節(jié)理巖體中傳播模型實驗研究。 基于因素采用霍普金森桿裝置對模型節(jié)理進(jìn)行動態(tài)實驗,結(jié)果表明,當(dāng)應(yīng)力波透過單層節(jié)理傳播時,應(yīng)力波的透射率將隨著節(jié)理層厚度的增加而減小,并隨著填充細(xì)砂含水量的增加而減小,且隨著入射波能量的增加而增加。 將實驗得到的動態(tài)和靜態(tài)實驗中的模型節(jié)理的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系對比動態(tài)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),由于動態(tài)實驗條件下的加載率較大,模型節(jié)理層當(dāng)中的應(yīng)變隨應(yīng)力增加的幅度往往比靜態(tài)實驗條件下的大,即
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