復(fù)雜共生型危巖破壞激振效應(yīng)研究.pdf

1、實(shí)踐表明，大型崩塌災(zāi)害源均存在危巖聚集體，當(dāng)某一危巖塊體崩落時(shí)，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(dāng)裂紋發(fā)生擴(kuò)展時(shí)，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(jìn)而聯(lián)合動(dòng)能守恒和動(dòng)量定理分析激振波轉(zhuǎn)化為崩落巖塊動(dòng)能的過程，由此動(dòng)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(shí)裂紋從底部接觸點(diǎn)向上擴(kuò)展至頂端的假設(shè)，與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相符。描述了落石開裂解體的詳細(xì)過程，分析了落石碰撞開裂的能量守恒方程，求解并驗(yàn)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(dòng)量及能量方程對破碎巖塊進(jìn)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(jìn)而得到激振波作用下的危巖振動(dòng)模型。對危巖振動(dòng)模型列波動(dòng)方程，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法求解得到危巖體的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程，進(jìn)一步的求得質(zhì)點(diǎn)應(yīng)力方程以及質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度方程。按模型進(jìn)行實(shí)體實(shí)驗(yàn)，用加速度傳感器測得危巖體上兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，將模型物理力學(xué)參數(shù)代入本方程，運(yùn)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(yàn)證

4、了本方程的實(shí)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，按設(shè)計(jì)模型進(jìn)行小尺度室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，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(jī)獲得主控結(jié)構(gòu)面開裂與擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)過程，通過動(dòng)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(jìn)行解析，得到破壞時(shí)激振波在復(fù)雜共生型危巖各個(gè)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(shí)

5、驗(yàn)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(dòng)逐漸衰減;與本方向垂直的豎向振動(dòng)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(dòng)加強(qiáng)，在二者耦合作用下，激振效應(yīng)表現(xiàn)為加強(qiáng);與本方向垂直的水平振動(dòng)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(dòng)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