平行节理岩体一维等效连续介质模型研究

平行节理岩体一维等效连续介质模型研究

论文摘要

随着地下岩体工程的不断兴建,有关岩体力学的课题成为工程界的前沿研究方向。天然岩体中存在大量的节理,其中不乏平行节理岩体,影响着岩体的稳定性。而岩体中能量变化主要以扰动形式通过应力波体现,所以研究应力波在节理岩体中衰减及其它传播特性具有重要工程意义。实际研究表明:应力波在各节理间传播时会有多重反射和透射现象,很难进行精确叠加。等效黏弹性模型在引进虚拟波源概念反映节理间多重反射的基础上,能较好研究一维P波垂直入射问题。因此,本文通过改进黏弹性模型,进行研究分析,主要研究结论如下:1、通过系统推导几种主要黏弹性模型的本构关系,并分析它们的特点,在前人研究基础上,提出一种由Maxwell模型和Kelvin-Voiget模型并联的等效黏弹性模型来研究应力波在节理岩体间的传播规律。通过引入虚拟波源的概念来反映波在节理间的物理现象。2、基于节理岩体的物理特性,研究模型未知参数所代表的物理意义。通过与已有等效黏弹性模型分析比较,验证模型的合理性,并具体分析各参数对波在节理岩体中传播的影响大小。3、现有等效黏弹性模型只能分析等间距平行节理岩体,在此基础上,应用本文提出的等效黏弹性模型分析非等间距平行节理岩体问题。本文的研究结果表明:采用Maxwell模型和Kelvin-Voiget模型并联的等效黏弹性模型能够很好的分析应力波在节理中传播规律,其中所含未知参数都有其特定物理意义。在大尺度节理研究问题中,考虑节理岩体的黏弹性特性能省去很多具体分析过程,简化问题。通过MTALAB数值模拟验证模型的合理性,为研究应力波在平行节理岩体的传播规律提供参考作用。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 选题依据及研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 数值模拟
  •     1.2.2 位移不连续法
  •     1.2.3 等效连续法
  •   1.3 本文的主要研究工作
  • 第二章 节理岩体传播机理
  •   2.1 应力波传播特性
  •     2.1.1 基础理论
  •     2.1.2 一维P波传播方程
  •   2.2 黏弹性模型
  •   2.3 相关数学知识
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 现有平行节理等效介质模型解
  •   3.1 基于位移连续的等效介质方法
  •   3.2 考虑黏弹性的等效介质模型解
  •     3.2.1 基本假设
  •     3.2.2 解析求解
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 平行节理等效介质模型解
  •   4.1 模型方程的建立
  •     4.1.1 模型设定
  •     4.1.2 模型建立的基本方程
  •   4.2 模型方程的验证
  •     4.2.1 模型参数分析
  •     4.2.2 模型验证
  •   4.3 衰减性分析
  •     4.3.1 VWS对透射波的影响
  •     4.3.2 VWS对透射系数的影响
  •     4.3.3 节理参数
  •     4.3.4 有效速度
  •   4.4 模型应用
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 研究总结
  •   5.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 邓阿林

    导师: 余闯

    关键词: 应力波,虚拟波源,平行节理,等效黏弹性模型

    来源: 温州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 数学,力学,地质学,建筑科学与工程

    单位: 温州大学

    分类号: TU45;O347.4;O175

    总页数: 60

    文件大小: 3313K

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