三種不同巖體毫秒級(jí)變形速率及能量模擬研究.pdf

1、本文通過(guò)不同波形變頻變峰動(dòng)荷載或者循環(huán)加卸載模擬地震、庫(kù)區(qū)水位驟升驟降、爆破引發(fā)的振動(dòng)、施工運(yùn)營(yíng)期的機(jī)械振動(dòng)等諸多動(dòng)載荷工況對(duì)巖體的作用,對(duì)砂巖、灰?guī)r和石英云母片巖的變形速率、加載速率以及能量進(jìn)行了毫秒級(jí)模擬研究,本文的主要研究成果如下:
　　1)在模擬過(guò)程中,創(chuàng)新的提出了針對(duì)毫秒級(jí)動(dòng)力作用下垂向力變化速率、垂向變形速率、表觀彈性模量、橫向變形速率、瞬時(shí)泊松比的概念并作相關(guān)分析,這些概念在公式定義上跟常規(guī)的力學(xué)公式類(lèi)似,但其在毫秒

2、級(jí)動(dòng)力領(lǐng)域的數(shù)值和變化規(guī)律與靜載和監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔較長(zhǎng)的動(dòng)載都有顯著不同的;提出了滯后時(shí)間的新概念,滯后時(shí)間為變形速率相對(duì)加載速率的滯后時(shí)間;并提出兩個(gè)滯后效應(yīng)引起的能量損失度量參數(shù):加載中損失的彈性變形量,卸載過(guò)程的彈性能轉(zhuǎn)換率。
　　2)進(jìn)行了毫秒級(jí)動(dòng)力作用下位移速率和加載速率預(yù)測(cè)公式研究,具體研究成果如下:
　?、僭谌遣刂萍虞d模式下,即已知加載速率,推出位移速率的預(yù)測(cè)公式:在三角波位移控制加載模式下,即已知位移速率,

3、推出加載速率的預(yù)測(cè)公式:
　?、谠谡也刂萍虞d模式下,即已知加載速率,推出位移速率的預(yù)測(cè)公式:在正弦波位移控制加載模式下,即已知位移速率,推出加載速率的預(yù)測(cè)公式:
　?、鄄煌l率砂巖正弦波,加卸載段一次項(xiàng)擬合系數(shù)a都隨峰值加載值的增大而逐漸降低,常數(shù)項(xiàng)擬合系數(shù)b都隨峰值加載值的增大而逐漸增大,卸載段a值/加載段a值均在2左右波動(dòng),波動(dòng)幅度小于12％;砂巖三角波和灰?guī)r三角波卸載段a值都遠(yuǎn)大于加載段a值,當(dāng)圍壓到一定高時(shí),兩

4、者趨于接近;
　?、軐?duì)比分析不同載荷峰值下變形速率計(jì)算值與實(shí)測(cè)值,推導(dǎo)的位移速率預(yù)測(cè)公式能夠精確的模擬實(shí)際位移速率變化趨勢(shì);
　?、萏岢鲥e(cuò)峰的概念并解釋了錯(cuò)峰現(xiàn)象。
　　3)在上一章的基礎(chǔ)上提出了不同波形、不同頻率和不同荷載峰值毫秒級(jí)能量模擬預(yù)測(cè)公式,能量吸收速率和能量釋放速率公式,具體研究成果如下:
　?、僭谌遣刂萍虞d模式下,即已知加載速率,推出巖體吸收能量預(yù)測(cè)公式為:推出此時(shí)巖體能量吸收速率或能量釋放速

5、率
　　預(yù)測(cè)公式為:
　?、谠谌遣ㄎ灰瓶刂萍虞d模式下,即已知位移速率,推出巖體吸收能量預(yù)測(cè)公式:推出此時(shí)巖體能量吸收速率或能量釋放0速率預(yù)測(cè)公式為:
　?、墼谡也刂萍虞d模式下,即已知dfdt的表達(dá)式,推出巖體吸收能量預(yù)測(cè)公式為:推出此時(shí)巖體能量吸收速率或能量釋放x速率預(yù)測(cè)公式為:
　　④在正弦波位移控制模式條件下,位移模式已知、加載力初始值已知和的基本變化形式所含未知參數(shù)不大于1的前提下,可推出巖體吸收能

6、量預(yù)測(cè)公式:此時(shí)巖體能量吸收速率或能量釋放速率預(yù)測(cè)公式為:
　?、莞鶕?jù)能量預(yù)測(cè)公式,給出不同荷載峰值砂巖正弦波預(yù)測(cè)能量與實(shí)際能量對(duì)比圖;給出不同頻率不同荷載峰值砂巖正弦波預(yù)測(cè)能量和實(shí)際能量對(duì)比圖;給出不同荷載峰值、不同波形加載下砂巖預(yù)測(cè)能量值和實(shí)際能量值的對(duì)比圖;能量預(yù)測(cè)值能很好的擬合能量實(shí)際值,說(shuō)明了所提出的能量預(yù)測(cè)公式的準(zhǔn)確性和精確性。
　　4)在定義了變形速率相對(duì)于加載速率的滯后時(shí)間,給出了不同滯后時(shí)間判別方法的基礎(chǔ)上