應力波在節理岩體中的能量衰減機制

《應力波在節理岩體中的能量衰減機制》是依託香港理工大學深圳研究院，由朱建波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：應力波在節理岩體中的能量衰減機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱建波
• 依託單位：香港理工大學深圳研究院

項目摘要

應力波在節理岩體中的傳播是一個耦合問題，涉及節理岩體的動態回響，以及岩體導致的應力波衰減。而應力波能量的衰減是由於四個機製造成的。目前，只是局部性的研究了該耦合問題的一個或者兩個方面，對某些方面還缺乏認識，因而，無法從總體上系統把握這個耦合問題。本課題有機結合理論分析、實驗測試、數值模擬手段，研究應力波在節理岩體中的能量衰減機制。首先，建立應力波導致的岩石材料與節理的損傷演化模型，並探討其對應力波能量耗散的影響；其次，構建節理剛度瞬態演化模型，並獲得應力波在節理處透反射係數；隨後，系統分析節理岩體波傳播過程，明確四個能量衰減機制對應力波傳播的影響規律；最終，建立適於工程套用的應力波能量衰減經驗公式。上述研究不僅具有較高的基礎研究意義，並可以套用於岩石工程、地質工程、防護工程、地震工程等領域，有著重要的套用價值。

結題摘要

應力波在節理岩體中的傳播是一個耦合問題，涉及節理岩體的動態回響，以及岩體導致的應力波衰減。國內外對這類的研究往往只是局限於該耦合問題的一個或者兩個方面。本項目針對應力波在節理岩體中的傳播進行了深入研究。在試驗方面，首先辨別出一種最適合用於模擬脆性硬岩的3D列印材料，並且提出三種增加該材料脆性特徵的方法。隨後，基於3D列印和CT掃描技術開展了岩石在靜態和動態荷載作用下岩石三維裂紋擴展與貫通特性的研究。在此基礎上，研究了動態衝擊作用下，岩石節理和岩石桿的內部損傷演化及其對應力波傳播的影響規律。在數值模擬方面，構建了模擬的霍普金森壓桿與霍普金森拉桿試驗模型，系統探討了岩體在應力波擾動下的動態力學效應。同時，在傳統霍普金森桿研究的基礎上，開展了動靜聯合作用下以及不同初始地應力下岩石的動態強度特性研究。通過建立節理岩體地下硐室數值模型，分析了應力波在不用節理空間分布及力學性質下的透反射規律和節理岩體地下硐室的穩定性。