论文部分内容阅读
当前我国经济建设发展迅猛,基础建设如高速公路、铁路、工业与民用建筑、水利水电等工程中会遇到复杂的岩体,准确获取岩体力学参数对工程设计、施工以及建设维稳有着重要作用,为此开展应力波在岩体中的传播规律研究,提出节理岩体力学参数测试方法,该研究成果为快捷测试工程岩体变形参数提供了途径。本文针对不同尺度的节理岩体,提出相应的力学参数测试法,在江西德兴铜矿进行现场试验,测试了节理岩体力学参数。针对实际工程大尺度节理岩体参数难以测试,将节理岩体等效为Kelvin介质,采用岩体内钻孔爆破产生应力波、地表接收震动信号试验方案,分析应力波在岩体的传播过程,提出基于应力波时空衰减规律测试节理岩体参数方法,测试结果为:节理岩体黏性系数为2.18 MPa?s,动态弹性模量为2.52 GPa;采用钻孔弹模仪原位测试节理岩体静态弹性模量为1.58 GPa,动态弹性模量是静态弹性模量的1.6倍。选取厚度较小的节理为研究对象,将节理等效为标准线性固体模型,研究应力波在节理岩体的传播规律,提出基于波形变化规律测试节理法向刚度、法向黏性系数的方法。研究结果表明:节理具有低通滤波特性;波形变化系数随着法向刚度、法向黏性系数的增加而减小;现场试验测试节理参数时,子波有效频率范围为800~1200 Hz,采用波形变化系数量化入射侧计算波形与实测波形差异时,测试节理法向刚度为1.03 GPa/m,法向黏性系数为5.7 MPa?s。针对力学参数渐变型软弱夹层,将其抽象为损伤度按照二次曲线规律变化的介质,建立应力波在软弱夹层的传播模型,提出软弱夹层弹性模量测试方法。研究结果表明:采用波形变化系数量化入射侧计算波形与实测波形差异时,随夹层峰值损伤度的增加,波形变化系数先减小后增加;波形变化系数达到最小值时,确定夹层峰值弹性模量为2.14 GPa;随子波主频的增加,夹层动态峰值弹性模量近似线性增加,线性拟合得静态峰值弹性模量为0.74 GPa;基于变形相等原则计算夹层的等效弹性模量为4.24 GPa。