第3章巖體動力學(xué)性質(zhì)

1、3 巖體的動力學(xué)性質(zhì)巖體的動力學(xué)性質(zhì)3.1 概概 述述1. 問題的提出問題的提出沖擊鑿巖時巖體的破裂特征地震及爆破下地下工程的穩(wěn)定型問題道路路基的動荷載振動樁與巖土體相互作用問題3.1 概概 述述2 研究內(nèi)容研究內(nèi)容研究內(nèi)容巖體本身動力特性研究巖體在各種動載下的應(yīng)力、應(yīng)變、位移及破壞特征相互影響3.1 概概 述述3 巖體動力學(xué)、靜力學(xué)、流變力學(xué)劃分巖體動力學(xué)、靜力學(xué)、流變力學(xué)劃分荷載狀態(tài)應(yīng)變率（1/s）試驗方式動靜態(tài)區(qū)別蠕變104輕氣炮，平面波發(fā)生器動力學(xué)范疇流變力學(xué)范疇靜力學(xué)范疇3.2 巖體中應(yīng)力波類型及傳播巖體中應(yīng)力波類型及傳播1.應(yīng)力波類型應(yīng)力波類型分類粘彈性波彈性波塑性波沖擊波體波面波

2、縱波，P波橫波，S波瑞利波，R波勒夫波，L波縱波P波振動方向與傳播方向相同，產(chǎn)生壓縮和拉伸變形橫波S波振動方向與傳播方向垂直，產(chǎn)生剪切變形瑞利波R波（Rayleigh Wave） A Rayleigh wave is a seismic surface wave causing the ground to shake in an elliptical motion, with no transverse, or perpendicular motion.勒夫波L波（Love Wave） A Love wave is a surface wave having a horizontal moti

3、on that is transverse (or perpendicular) to the direction the wave is traveling.其他分類1、彈性波若質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動為正弦波，、彈性波若質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動為正弦波，根據(jù)頻率又分為根據(jù)頻率又分為:次聲波（次聲波（2104Hz）;特超聲波（特超聲波（1010Hz）2、按波面形狀，分為平面波、柱面波和、按波面形狀，分為平面波、柱面波和球面波。球面波。3.2 巖體中應(yīng)力波類型及傳播巖體中應(yīng)力波類型及傳播2.巖體中彈性波的傳播1211 2PEGV 2 1SGEV E介質(zhì)密度動彈模量泊松比應(yīng)用實例應(yīng)用實例 已知P波、S波波速和介質(zhì)密

4、度，求解動彈模量、動泊松比和動剪切模量。psps2(1)1 22(1)EEGG根據(jù)，求解 ；根據(jù) 代入或式求解 ；代入求解 。3.2 巖體中應(yīng)力波類型及傳播巖體中應(yīng)力波類型及傳播3.巖體彈性波速測試（1）巖塊聲波波速測試00 prppsrssLLvtttLLvttt3.2 巖體中應(yīng)力波類型及傳播巖體中應(yīng)力波類型及傳播3.巖體彈性波速測試（2）巖體聲波波速測試00 pmppsmssLLvtttLLvttt常見完整巖塊相關(guān)參數(shù)常見完整巖塊相關(guān)參數(shù)常見巖體相關(guān)參數(shù)常見巖體相關(guān)參數(shù)dmejEE 4.動、靜彈模關(guān)系 利用巖塊與巖體的縱波速度計算巖體完整性系數(shù)Kv，用動彈性模量換算靜彈性模量。2rpmpV

5、vvK3.2 巖體中應(yīng)力波類型及傳播巖體中應(yīng)力波類型及傳播巖石種類、密度及生成年代巖石中裂隙或夾層巖石的有效孔隙率及吸水率巖體的各向異性巖體應(yīng)力狀態(tài)3.3 影響巖體彈性波速度的因素影響巖體彈性波速度的因素1）、巖石種類、）、巖石種類、密度及生成年代密度及生成年代1、巖體縱波速度總體呈正態(tài)分布；2、新生代第三紀(jì)砂巖、泥巖，縱波速度分布較廣；3、變質(zhì)巖的縱波速度比巖漿巖和古生代及中生代沉積巖稍大?？v波與密度縱波與密度0.35 1.88pp2）、巖體中裂隙或夾層）、巖體中裂隙或夾層 頻率越低，跨越裂隙寬度越大。 彈性波速與裂隙數(shù)目負(fù)相關(guān)2）、巖體中裂隙或夾層）、巖體中裂隙或夾層a.風(fēng)化越嚴(yán)重，縱波速

6、度越?。籦.夾層厚度越大，縱波波速越小。2）、巖體中裂隙或夾層）、巖體中裂隙或夾層風(fēng)化程度縱波速度微風(fēng)化4800微-弱風(fēng)化4100弱風(fēng)化3050夾層厚度比夾層厚度比縱波波速縱波波速058702552304949505645403）、波速與有效孔隙率）、波速與有效孔隙率 隨著孔隙率的增加，縱波波速急劇減??；panbe3）、波速與吸水率）、波速與吸水率 隨著吸水率的增加，縱波波速急劇減??；4）巖體的各項異性）巖體的各項異性 平行層里面方向波速大于垂直方向，二者比值為各向異性系數(shù)。 平行層里面方向波速大于垂直方向4）巖體的各項異性）巖體的各項異性4）巖體的各項異性）巖體的各項異性 垂直巖層壓力越大，各向異性變小5）巖體所受壓力）巖體所受壓力5）巖體所受壓力）巖體所受壓力彈性波確定圍巖松動圈范圍彈性波確定圍巖松動圈范圍 在松動圈內(nèi)，用于巖體破碎且屬于低應(yīng)在松動圈內(nèi)，用于巖體破碎且屬于低應(yīng)力區(qū)，波速較小，當(dāng)進(jìn)入松動圈邊界完整巖力區(qū)，波速較小，當(dāng)進(jìn)入松動圈邊界完整巖體區(qū)域，應(yīng)力較高，波速達(dá)到最大，之后波體區(qū)域，應(yīng)力較高，波速達(dá)到最大，之后波速