柱面P波在节理岩体中传播特性的理论及数值模拟研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suixin1102
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
节理是一种常见的岩体结构面,会对应力波的传播产生明显的影响。当波传播至地表面时将引起地表运动,也对地表的建、构筑物的安全稳定产生威胁。因此,对于应力波在节理岩体中的传播规律以及引起地表面振动的研究在岩石工程特别是采矿工程和地下工程具有重要的意义。  实际工程中,柱状装药爆破产生的应力波通常会以柱面波的形式在岩体中传播。与平面波相比,柱面波在传播过程中会产生明显的几何衰减,另外,当柱面波作用于节理时,到达节理的各点的波束的入射速度不同,入射角度也不相同;使得柱面波在节理岩体中的传播更加复杂。本文通过理论方法和数值模拟对柱面波在节理岩体中的传播特性以及引起的地表面的振动等问题开展了研究工作。  首先,基于时域递归分析方法(TDRM)对柱面波与单个线弹性节理的相互作用进行了分析,考虑到柱面波的几何衰减特性,建立了柱面波的传播方程。采用UDEC数值模拟软件建立了柱面波在岩体中传播的数值计算模型,并对柱面波在单个节理岩体中的传播进行了模拟。通过理论和数值方法对影响柱面波传播的因素进行了参数分析。  其次,对于两条非平行的线弹性节理之间波的传播过程进行了详细的分析,采用TDRM方法在时域范围内得到了各个波的传播表达式,最后,借助于波的叠加原理,得到了波在经过两条非平行节理的透射系数和反射系数的表达式。计算并分析了节理特性及分布等因素对波传播的影响。通过与UDEC模拟结果的对比,验证了本文中提出的分析应力波在非平行节理中传播的理论方法的合理性。由于柱面波在多节理中的传播比较复杂,因此,采用UDEC对柱面波在一组节理以及多组交叉节理中的传播进行了数值模拟研究。并对节理特性、入射波特性等因素对波传播的影响进行了研究分析,得到了相应的变化规律。  然后,针对节理与地表面不平行的情况,对平面P波入射节理后节理与地表面之间波的传播过程进行了分析,通过理论方法建立了地表面各质点振动的表达式。通过参数分析分别讨论了地表面不同位置处质点振动的变化规律以及节理刚度、入射角度及入射波频率等因素对地表面质点峰值振动速度(PPV)的影响。  最后,采用UDEC分别对柱面P波入射单个、单组和多组节理岩体引起的表面振动进行了数值模拟计算。计算结果表明,节理的存在,并不一定会由于对波的衰减作用使得地表面的振动速度减小,反而个别点的峰值振动速度由于节理与地表面之间的多重反射波以及表面波的叠加效应导致相比无节理时振动速度的增大。另外,节理倾角对PPV产生相当大的影响。除波源上部的点外,当监测点的位置角与节理分布倾角相等时,此时该点处的竖直PPV分量可能达到最大值。因此,工程实践中,当监测地表PPV时应当充分考虑爆源位置以及场地的节理分布。
其他文献
结构、基础和地基的共同作用是客观存在的,研究该问题的方法也大致可以分为整体分析和子结构分析两大类.该文采用整体分析方法,提出了可用于共同作用整体分析的若干计算理论,
该文以耐火砖颗粒(30-40)为载体,硅酸钠为粘结剂,用浸除法制备了负载型TiO固相光催化氮化剂,并设计了一种二相流化床光催化反应器.
该文在已有混凝土结构常规非线性有限元计算程序RDIS、常规荷载作用下可靠指标计算程序RCPA、稳定温度场及温度应力计算程序TRDIS以及与上述三个程序相配套的绘图程序IIFM、C
该文在分析了现有深基坑持护设计理论的基础上,结合考虑到冻土的物理力学特性,首先阐明了深基坑冻土墙的理论设计方法及危险点处的应力和位移的简化计算方法,并分析了其不合
该文主要研究了由精矿粉和氧化铁磷加工而成的多孔性物质-海绵铁处理印染废水的性能.
本文在总结结构主动控制研究最新成果的基础上,对地震作用下建筑结构振动控制的变结构控制理论与方法进行了系统研究,主要完成了以下工作:1.对变结构振动控制系统的动力学特性进
学位
地下管线是城市重要的市政基础设施,与城市的建设、人民的生产生活息息相关.城市综合地下线信息系统是城市地理信息系统的重要组成部分.该文主要是对昆明市综合地下管线信息
该文以实际工程设计为背景,对实腹式劲性钢骨与高强混凝土(〉C70)的粘结性能进行了试验研究.分析了钢骨与混凝土的粘结机理以及影响粘结性能的因素(混凝土强度、混凝土保护层
学位
双曲线型冷却塔用于火力发电厂循环水的冷却,是火力发电厂的重要构筑物之一.该文根据中国火力发电厂双曲线型冷却塔结构设计的迫切需要,在双曲线型冷却塔结构分析软件《CTSAP