應(yīng)力條件下含缺陷巖體中彈性波傳播的研究.pdf

1、彈性波測(cè)試技術(shù)是采礦工程、地質(zhì)勘探、地震探測(cè)和水利隧道工程等諸多領(lǐng)域常用的技術(shù)之一。彈性波在巖體中的傳播不僅受到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，還與其所處的應(yīng)力場(chǎng)息息相關(guān)。所以在實(shí)際工程中，考慮應(yīng)力場(chǎng)對(duì)彈性波波速和衰減的影響是十分必要的。本文結(jié)合理論和實(shí)驗(yàn)，研究了巖體內(nèi)缺陷邊界應(yīng)力和巖體外載荷作用與彈性波的聯(lián)系。
　　本文首先進(jìn)行了載荷作用下三種不同復(fù)雜介質(zhì)的不同頻率聲波的測(cè)試，揭示了彈性波在含不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的介質(zhì)中的傳播規(guī)律。利用EPS混凝土模擬

2、含孔洞的巖體，研究了孔洞尺寸和含量對(duì)彈性波波速的影響;通過鋼纖維增強(qiáng)水泥砂漿的聲波實(shí)驗(yàn)，探討了聲波在既含孔洞又有夾雜的介質(zhì)中傳播的規(guī)律。同時(shí)，引入了一種相對(duì)波速的方法揭示了波速與頻率和載荷的關(guān)系;基于泡沫鋁壓縮過程中孔洞變形易于觀察的特性，應(yīng)用數(shù)字圖像相關(guān)方法得到全場(chǎng)應(yīng)變，然后使用weibull分布函數(shù)進(jìn)行擬合，將weibull參數(shù)和波速變化相聯(lián)系，建立了孔洞-應(yīng)力-波速三者間的關(guān)系。
　　基于單橢圓裂紋模型，引入缺陷內(nèi)邊界應(yīng)力條

3、件，模擬巖體中存在不同缺陷內(nèi)含物的情況。根據(jù)應(yīng)力是否隨裂紋張開位移改變，將內(nèi)邊界應(yīng)力條件分為等應(yīng)力邊界條件和等剛度應(yīng)力邊界條件，應(yīng)用模型計(jì)算研究了不同應(yīng)力邊界下彈性波速和衰減的規(guī)律。發(fā)現(xiàn)等應(yīng)力作用只影響低頻區(qū)的波速和衰減，使低頻區(qū)波速產(chǎn)生頻散;等剛度的應(yīng)力作用時(shí)，低頻區(qū)、瑞利散射區(qū)和共振散射區(qū)的波速和衰減都受到影響。
　　通過在主裂紋附近配置一個(gè)與之成特定方向位置的次裂紋，考慮兩裂紋間相互作用，建立了能夠考慮部分多重散射效應(yīng)的雙橢

4、圓裂紋缺陷模型。發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩裂紋距離越近，多重散射效應(yīng)越強(qiáng)，頻散越弱;當(dāng)裂紋間距離很遠(yuǎn)時(shí)，“雙缺陷”模型計(jì)算結(jié)果和單次散射一致，說明孔隙度很低時(shí)，裂紋間多重散射能夠忽略不計(jì)。同時(shí)，研究了巖體的孔隙度、缺陷尺寸等與工程實(shí)際相關(guān)的參數(shù)對(duì)彈性波傳播的影響。最后，在“雙缺陷”模型中引入了缺陷內(nèi)邊界應(yīng)力條件，研究了不同缺陷內(nèi)含物與彈性波之間的聯(lián)系。
　　最后，利用兩種方法對(duì)載荷下鋼纖維增強(qiáng)水泥砂漿中聲波波速進(jìn)行了模擬研究。在細(xì)微觀上，考慮孔洞和