《含水充填節理的動力特性及其對剪下波傳播影響研究》是依託武漢理工大學，由劉婷婷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含水充填節理的動力特性及其對剪下波傳播影響研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉婷婷
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
節理的動態剪下特性及其對應力波傳播規律的影響是岩體工程回響和安全性評價需要關注的重要問題。而充填節理，尤其是含水情況下，充填材料的低強度和高變形特性會對工程岩體的安全穩定性更加不利。針對含水充填節理的動態剪下特性及對應力波傳播規律的影響，本申請項目通過室內試驗、理論分析和數值仿真技術相結合的方法展開研究。首先，通過自製試驗設備對含水充填節理進行剪下波傳播試驗研究，分析充填節理的動態剪下力學特性及其影響因素，建立考慮水的弱化作用的充填節理的動態力學模型。其次，對剪下波在充填節理處的傳播規律展開分析，揭示充填節理的動力學特性對剪下波透反射機制的影響規律，建立剪下波在充填節理處的傳播方程。最後，將充填節理的動態剪下力學模型嵌入數值軟體，對應力波在含多組充填節理岩體中的傳播進行模擬研究。研究成果可為地震荷載或者爆破荷載等動態作用下邊坡工程及地下洞室的安全性評價提供重要的理論基礎和技術支撐。
結題摘要
動態荷載作用下結構面的力學特性以及對應力波傳播規律影響的研究是大型邊坡和岩體洞室動力安全評價的核心問題之一。本項目通過室內試驗、數值模擬和理論分析，結合白鶴灘、桃花嘴礦區等地下工程現場監測試驗，對充填節理的動力學特性、應力波傳播規律等問題開展研究。首先基於一維應力波傳播理論，研製了剪下波傳播裝置，並通過應力波衰減和平面波校核實驗，驗證了裝置的適用性。並且考慮充填厚度和法向壓力的影響，揭示了不同充填材料的充填節理對應力波透反射係數的影響；其次通過室內模型試驗，分析了柱面波在節理岩體中的傳播規律。然後採用RMT-150C 電伺服試驗機對充填節理進行直接剪下試驗，揭示了法向壓力、剪下速率和充填厚度對充填節理的剪下強度及摩擦角的影響，並建立了考慮剪下速率影響的平直充填節理的動態剪下力學模型。考慮岩石與充填材料的接觸界面的影響，建立三單元模型（TEM），結合特徵線法，建立了P-波在含充填軟弱結構面處的傳播模型，並通過離散元軟體UDEC分別研究了S-波在含粗糙度的充填節理處及P波在一組平行充填節理岩體的傳播規律，並提出了含小間距多條平行節理岩體的等效模型。然後考慮了地應力對節理本構模型的影響，分別採用HY變模型和BB分別描述節理的法向變形和剪下變形，建立了應力波在深部地下節理岩體的傳播模型.同時基於Hoek-Brown模型，建立了應力波在深部彈塑性岩體中傳播規律的離散元模擬方法。最後結合現場監測試驗，揭示了地下洞室高邊牆上質點爆破振動速度隨高程變化規律，並考慮了地震波作用下邊坡極限狀態時錨索的受力變化的影響，提出了一種地震作用下預應力錨索加固順層岩坡的極限分析改進方法，建立了地震作用下邊坡的穩定性評價方法。研究成果為地震荷載或爆破荷載作用下大型水電站地下廠房或邊坡工程的安全性評價提供了新的理論依據和技術支持，其研究成果具有較廣泛的套用前景。
