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《中南大学》 2006年
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节理动态闭合变形性质及应力波在节理处的传播

王卫华  
【摘要】:在“973”项目(2002CB412703)子课题的资助下,本文从试验、理论和数值模拟三方面对节理动态闭合变形性质和应力波在节理处的传播规律进行了深入而系统的研究。 首先,在Instron1342型电液伺服材料试验机上对表面含两排锯齿、三排锯齿和四排锯齿的人工节理试样和与节理试样具有相同几何尺寸的无节理试样进行了法向压缩试验、循环压缩试验和4种不同频率(0.005Hz、0.01Hz、0.05Hz和0.1Hz)载荷作用下的动态压缩试验,获得了加载频率和表面形态对节理闭合变形性质的影响规律。 用五种常用的函数方程对节理动态压缩试验数据进行拟合,找出了用来描述人工节理动态压缩闭合变形性质的最佳经验模型。通过对试验数据的分析,研究了模型参数与载荷频率之间的关系,从而建立了考虑率效应的节理动态经验本构模型,并进行试验验证。 从波的弹性位移方程出发,推导了线弹性位移不连续模型,然后引入节理非线性法向变形本构关系和等效位移假设,建立了节理非线性位移不连续模型。依据所建立的非线性模型,获得了纵波在非线性法向变形节理处传播的透、反射系数的解析解。利用该解析解,研究了节理初始刚度、节理闭合量与最大允许闭合量的比率以及入射波频率对透、反射系数的影响规律,与他人的数值计算结果吻合很好。 通过对应力波与张开节理相互作用过程的分析,在忽略张开节理闭合时的动能且假设其同时完全闭合的基础上,建立了应力波在张开节理处传播的简化模型,利用该模型,研究了应力波幅值、空隙宽度、入射角、波阻抗比和应力波持续时间对正弦波、矩形波和三角形波在张开节理处传播时的能量传递系数的影响规律。 在研究了模型参数:单元尺寸、边界条件、刚度系数、系数β、节理本构模型和节理有无抗拉强度对三维离散元(3DEC)动态建模结果的影响的基础上,用3DEC对垂直入射一维正弦剪切波和压缩波在无节理、含一线性变形节理、含二平行线性变形节理和含夹层的岩体中的传播进行了模拟,并对模拟结果进行了分析。 在工程应用方面,依据边坡的实际几何形状,考虑边坡体内部的
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU452

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 贾善坡;王强;张艳娜;;裂隙岩体声波传播特征数值模拟研究[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年03期
2 俞缙;关云飞;肖琳;张迪;;弹性纵波在不同非线性法向变形行为节理处的传播[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年06期
3 宋林;邵珠山;吴敏哲;;应力波在节理岩体中的传播特性探析[J];煤炭学报;2011年S2期
4 宋林;闫玉湛;韩八晓;刘建忠;邵珠山;;非线性变形节理中纵波传播特性的理论研究[J];应用力学学报;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 邵珠山;宋林;;节理处爆炸波的能量衰减规律研究[A];面向低碳经济的隧道及地下工程技术——中国土木工程学会隧道及地下工程分会隧道及地下空间运营安全与节能环保专业委员会第一届学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 殷黎明;甘肃北山花岗岩节理水力、力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
2 焦长洲;地震作用下隧道式复合锚碇动力响应分析[D];西南交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 韦晓乾;应力波在节理岩体中传播模型实验研究[D];广西大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭易圆,李世海,柳春图;三维离散元法在岩体爆破过程研究中的应用[J];爆破;2000年S1期
2 胡修文,朱瑞赓,程康;P波与沟槽充填介质的作用研究[J];爆破;2002年03期
3 李夕兵;论岩体软弱结构面对应力波传播的影响[J];爆炸与冲击;1993年04期
4 卢文波,赖世骧,朱传云,舒大强;三峡工程岩石基础开挖爆破震动控制安全标准[J];爆炸与冲击;2001年01期
5 张继春;三峡工程基岩爆破振动特性的试验研究[J];爆炸与冲击;2001年02期
6 夏才初,孙宗颀,潘长良;表面形貌含波纹度的节理的闭合模型[J];工程地质学报;1994年02期
7 夏才初,孙宗颀,潘长良;节理表面波纹度对其闭合性质的影响[J];工程地质学报;1995年02期
8 谢和平,W.G.Pariseau;岩石节理粗糙系数(JRC)的分形估计[J];中国科学(B辑 化学 生命科学 地学);1994年05期
9 高文蛟,单仁亮,李建湘,胡斌;爆炸应力波入射一定厚度结构面时透射系数分析[J];矿冶工程;2001年01期
10 汪越胜,于桂兰,章梓茂,冯仰德;复杂界面(界面层)条件下的弹性波传播问题研究综述[J];力学进展;2000年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 胡柳青;冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D];中南大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柯长仁;蒋俊玲;陈升平;;混凝土单轴压缩损伤的模型试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
2 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
3 贾东远,阴可,李艳华;岩石边坡稳定性分析方法[J];地下空间;2004年02期
4 张全胜,高广运,杨更社,蒲毅彬;铜川紫红色软砂岩冻结效应实验CT识别[J];地下空间与工程学报;2005年02期
5 李秀地;郑颖人;徐干成;;爆炸荷载作用下地下结构的局部层裂分析[J];地下空间与工程学报;2005年06期
6 杨峰;陈咏泉;王新明;阳军生;;水平层状围岩隧道光面爆破效果分析[J];地下空间与工程学报;2005年06期
7 马行东;李海波;冯海鹏;;动参数对三维洞室动态特性的影响分析[J];地下空间与工程学报;2006年01期
8 李秀地;郑颖人;徐干成;;脉冲荷载作用下地下结构抗层裂钢板应用研究[J];地下空间与工程学报;2006年01期
9 许江;鲜学福;王鸿;;循环载荷作用下周期充水岩石变形规律的研究[J];地下空间与工程学报;2006年04期
10 丁泰山;李万喜;;爆破施工对新喷射混凝土的损伤影响分析[J];地下空间与工程学报;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 巩城城;马凤山;张亚民;王善飞;刘自成;;基于岩体结构面统计与分维数的岩体质量评价及其在矿山工程中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 谢卫红;朱波;谢永亮;庄惠平;张伟;;岩石结构面粗糙面的分形模拟与光弹试验研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
5 李广收;于桂兰;;脉冲SH波在单侧接触覆层介质中的传播[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
6 肖永红;高波;谢卫红;;岩石粗糙节理剪切特性研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
7 田振农;李世海;刘晓宇;;可变形块体离散元在岩土工程中的研究进展[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 王礼立;朱珏;赖华伟;;冲击动力学研究中实测波信息的解读分析[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
9 路国运;杨嘉陵;;碳环氧复合材料动态力行性能的试验研究[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
10 宋力;李文钊;;传感块动态力测试技术评估[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
2 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
3 郭保华;循环加载下岩石裂隙变形与渗流的试验研究[D];河南理工大学;2010年
4 高光发;防护工程中若干规律性问题的研究和机理分析[D];中国科学技术大学;2010年
5 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
6 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年
7 郑华升;树脂基碳纤维智能层的功能特性及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
8 竺铝涛;纤维力学性质应变率效应和针织复合材料弹道冲击破坏机理[D];东华大学;2010年
9 蒋小伟;盆地含水系统与地下水流动系统特征[D];中国地质大学(北京);2011年
10 李皓玉;车辆与路面相互作用下路面结构动力学研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘贞刚;煤岩体破裂的微地震响应特征研究[D];山东科技大学;2010年
2 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年
3 李攀登;基于OFDM的弹性波透地通信中调制技术的研究[D];山东科技大学;2010年
4 曹恒将;考虑动载的巷道顶板离层及控制的FLAC3D模拟研究[D];山东科技大学;2010年
5 李亚帮;膨胀性充填裂隙水力特性实验研究[D];郑州大学;2010年
6 吴淼男;双相介质中导波问题研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王炜;一种船用基座结构动态力学特性的数值仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 高见;盾构机刀盘开口率与盘体结构优化设计[D];大连理工大学;2010年
9 刘颖利;规则锯齿状结构面受力变形过程模拟[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 刘杨;五家矿四井开采对平庄西露天工作帮岩层移动影响研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Sunil Sharma,Willian R.Judd,雷谦荣;地震对地下洞室的破坏[J];地下空间;1992年04期
2 吴相超,肖本职,彭朝全;重庆长江鹅公岩大桥东锚碇岩体力学参数研究[J];地下空间;2003年02期
3 雷谦荣;地震带的隧道开挖[J];地下空间;1994年02期
4 敖聪利;;软弱夹层对爆炸应力波传播的影响[J];爆破;1988年02期
5 胡修文,朱瑞赓,程康;P波与沟槽充填介质的作用研究[J];爆破;2002年03期
6 高伟建 ,熊建国;一维弹塑性波在土-结构体系中传播的有限元分析[J];爆炸与冲击;1986年01期
7 李夕兵;论岩体软弱结构面对应力波传播的影响[J];爆炸与冲击;1993年04期
8 许模,黄润秋;岩体渗透特性的渗透张量分析在某水电工程中的应用[J];成都理工学院学报;1997年01期
9 邵庆云;三峡工程基岩硬性结构面强度特性[J];长江科学院院报;1993年03期
10 董志宏,张奇华,丁秀丽,张利洁;矮寨悬索桥隧道锚碇稳定性数值分析[J];长江科学院院报;2005年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 严松宏;地下结构随机地震响应分析及其动力可靠度研究[D];西南交通大学;2003年
2 高峰;地下结构动力分析若干问题研究[D];西南交通大学;2003年
3 张平;裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D];西安理工大学;2004年
4 刘向峰;采动损伤地层结构地震响应研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
5 李建波;结构-地基动力相互作用的时域数值分析方法研究[D];大连理工大学;2005年
6 朱玉;隧道锚设计体系中的关键问题研究与实践[D];华中科技大学;2005年
7 张西前;节理岩体边坡爆破动力稳定性分析研究[D];西安理工大学;2006年
8 李彬;地铁地下结构抗震理论分析与应用研究[D];清华大学;2005年
9 汪海滨;悬索桥隧道式复合锚碇系统作用机理研究[D];西南交通大学;2006年
10 刘红帅;岩质边坡地震稳定性分析方法研究[D];中国地震局工程力学研究所;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 毕贵权;裂隙介质中波传播特性试验研究[D];西安理工大学;2004年
2 孙振;隧道式锚碇受力机理研究[D];西南交通大学;2005年
3 臧万军;带预应力锚索的复合式隧道锚试验研究[D];西南交通大学;2005年
4 王义军;国道318线黄草坪隧道地震动力响应及减震措施研究[D];成都理工大学;2005年
5 吕涛;地下水与地震作用下节理岩体地下洞室围岩力学响应研究[D];北京工业大学;2005年
6 朱永生;浅埋隧道地震动力响应数值分析及研究[D];西南交通大学;2006年
7 熊良宵;活断层地区隧道抗震问题的数值模拟研究[D];成都理工大学;2006年
8 冯海鹏;不同剪切速率下节理的力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
9 杨莹;二维地震波场有限差分法数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 俞缙;钱七虎;赵晓豹;;岩体结构面对应力波传播规律影响的研究进展[J];兵工学报;2009年S2期
2 俞缙;赵晓豹;赵维炳;李晓昭;关云飞;;改进的岩石节理弹性非线性法向变形本构模型研究[J];岩土工程学报;2008年09期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 俞缙;钱七虎;赵晓豹;李晓昭;;岩体结构面对应力波传播规律影响的研究进展综述[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 孙铁成;双洞错距山岭隧道洞口段地震动力响应及减震措施研究[D];西南交通大学;2009年
2 吴月秀;粗糙节理网络模拟及裂隙岩体水力耦合特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 肖刚;岩体冒落诱发冲击振动特征及其动力响应机理研究[D];山东理工大学;2011年
2 王志峰;交流液压实验台的研制与实践[D];燕山大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 章根德;岩石对冲击载荷的动态响应[J];爆炸与冲击;1982年02期
2 陈大年 ,王德生;层裂判据与过程模拟[J];爆炸与冲击;1982年04期
3 赵振东,蔡永恩,熊建国;爆炸冲击波作用下高层建筑基础与地基间的滑移与翘离[J];爆炸与冲击;1991年04期
4 李夕兵;论岩体软弱结构面对应力波传播的影响[J];爆炸与冲击;1993年04期
5 王礼立;爆炸与冲击载荷下结构和材料动态响应研究的新进展[J];爆炸与冲击;2001年02期
6 李夕兵,古德生;岩石在不同加载波条件下能量耗散的理论探讨[J];爆炸与冲击;1994年02期
7 宋林平;平方慢度射线追踪与非线性地震走时层析成像[J];成都理工学院学报;1994年01期
8 高鹏飞 ,聂运钧;声波穿透层析成象技术及其工程应用[J];长江科学院院报;1992年04期
9 李张明,熊永红,刘润泽;钻孔综合物探新技术在隔河岩工程应用研究[J];长江科学院院报;1993年03期
10 王明洋,戚承志,钱七虎;岩体中爆炸与冲击下的破坏研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李业学;刘建锋;秦丽;;应力波穿越岩石节理时能量耗散规律的实验研究[J];实验力学;2011年01期
2 黄明昌;肖春喜;王靖涛;;应力波在毛洞周围绕射时的波长-洞径比效应[J];岩土力学;1984年01期
3 陈梦成;孙燕君;;不同炮位爆破对裂纹扩展影响初探[J];北京交通大学学报;1987年01期
4 刘兴录;第三届应力波在桩基工程中应用国际会议在渥太华召开[J];建筑科学;1989年02期
5 赵统武,阳宁;岩石凿入过程的随机分析[J];矿冶工程;1990年04期
6 张继栋,吕文涛;粘弹性层合梁中弯曲波的弥散与衰减[J];哈尔滨工业大学学报;1991年01期
7 毛罕平,桑正中;耕作土壤应力波波速的测定及其在土壤高速切削中的应用[J];农业工程学报;1992年04期
8 刘铁让;弹性体表面覆盖层对冲击应力波的响应[J];南京航空航天大学学报;1992年05期
9 史瑞明;武器击发底火(火帽)的力学过程机理[J];兵工学报;1992年01期
10 赵新;于亚伦;;填塞与不填塞炮孔对爆破漏斗形成的研究[J];爆破;1992年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐海斌;钟方平;李焰;林鹏;熊琛;;Hopkinson压杆校准加速度传感器的计算分析[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
2 赵统武;刘寿康;;MF型采矿接杆钎能量传递特性研究[A];岩石破碎理论与实践——全国第五届岩石破碎学术会论文选集[C];1992年
3 史海文;赵寿根;姚军;;球、板冲击在支柱上响应的试验研究[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
4 贾宏志;华劲松;彭其先;谷岩;董玉斌;;低强度冲击载荷下氢化锂中的应力波测量[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
5 方秦;钱七虎;;应力波与带软衬垫的地下结构动力相互作用[A];钱七虎院士论文选集[C];2007年
6 吴剑锋;;药壶爆破在工程上的合理应用[A];岩石破碎理论与实践——全国第五届岩石破碎学术会论文选集[C];1992年
7 佟富强;张飞虎;陈光军;顾立志;孙鹏;;振动切削中应力波对裂纹及成屑机理影响研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
8 周同岭;田建胜;翁家杰;杨秀甫;;扩壶爆破的孔口应力场及孔口保护[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年
9 侯鹏;张文平;石非;那薇;明平剑;;DG法模拟固体中的声脉冲传播[A];2009年浙苏黑鲁津四省一市声学学术会议论文集[C];2009年
10 王自平;骆英;;基于应力波响应的1-1型OPCM传感元件静/动态标定方法研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;最佳钻岩方法[N];中国水利报;2001年
2 李水根;动态冲击可了解骶骨骨折机制[N];健康报;2006年
3 兆民;混凝土无损检测技术[N];中国水利报;2003年
4 耕夫;无涯之旅[N];文艺报;2006年
5 赵维光;古树保护用上卫星定位系统[N];文汇报;2008年
6 谭学余;“散体动力学”的奠基之作[N];中国矿业报;2003年
7 苏恩泽;保障装备大思路[N];解放军报;2004年
8 李琛;钻井震击器技术浅谈[N];中国石油报;2006年
9 陈胜伟;浙林院一项学生发明能给大树做“心电图”[N];中国绿色时报;2009年
10 本报记者 秦幸福;盛开在蒙山沂水间的玫瑰[N];地质勘查导报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王卫华;节理动态闭合变形性质及应力波在节理处的传播[D];中南大学;2006年
2 杨学春;基于应力波原木内部腐朽检测理论及试验的研究[D];东北林业大学;2004年
3 胡柳青;冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D];中南大学;2005年
4 肖江;单板层积材弹性模量在线检测系统研究[D];北京林业大学;2008年
5 许明;锚固系统质量的无损检测与智能诊断技术研究[D];重庆大学;2002年
6 关庆丰;强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态[D];吉林大学;2005年
7 张西前;节理岩体边坡爆破动力稳定性分析研究[D];西安理工大学;2006年
8 董志宏;强流脉冲离子束特性优化及辐照力学效应研究[D];大连理工大学;2007年
9 张素侠;深海系泊系统松弛—张紧过程缆绳的冲击张力研究[D];天津大学;2008年
10 王贻明;应力波强化堆浸渗流的理论与试验研究[D];中南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金山;管道检测的实验与分析方法研究[D];北京工业大学;2002年
2 苏自武;YZX127型液动锤产生的应力波及其传播研究[D];成都理工大学;2005年
3 孙长城;基于应力波和小波分析的低速旋转机械故障诊断研究[D];沈阳工业大学;2006年
4 白玉柱;煤岩冲击劈裂效应的力学分析及试验研究[D];太原理工大学;2003年
5 于永江;炮采提高块率的机理研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
6 林文树;应力波与超声波在木材内部缺陷检测中的对比研究[D];东北林业大学;2005年
7 王蕊;轴向撞击弹性直杆屈曲的实验和理论研究[D];太原理工大学;2005年
8 蔡继红;利用应力波测定涂层结合强度的研究[D];天津大学;2005年
9 陈乾堂;基于应力波传播理论的齿轮动应力分析[D];西北工业大学;2006年
10 王雪峰;冲击扭转载荷下圆柱壳动态屈曲数值研究[D];大连理工大学;2006年
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