第3章岩体动力学性质

1、3 岩体的动力学性质岩体的动力学性质3.1 概概 述述1. 问题的提出问题的提出冲击凿岩时岩体的破裂特征地震及爆破下地下工程的稳定型问题道路路基的动荷载振动桩与岩土体相互作用问题3.1 概概 述述2 研究内容研究内容研究内容岩体本身动力特性研究岩体在各种动载下的应力、应变、位移及破坏特征相互影响3.1 概概 述述3 岩体动力学、静力学、流变力学划分岩体动力学、静力学、流变力学划分荷载状态应变率（1/s）试验方式动静态区别蠕变104轻气炮，平面波发生器动力学范畴流变力学范畴静力学范畴3.2 岩体中应力波类型及传播岩体中应力波类型及传播1.应力波类型应力波类型分类粘弹性波弹性波塑性波冲击波体波面波

2、纵波，P波横波，S波瑞利波，R波勒夫波，L波纵波P波振动方向与传播方向相同，产生压缩和拉伸变形横波S波振动方向与传播方向垂直，产生剪切变形瑞利波R波（Rayleigh Wave） A Rayleigh wave is a seismic surface wave causing the ground to shake in an elliptical motion, with no transverse, or perpendicular motion.勒夫波L波（Love Wave） A Love wave is a surface wave having a horizontal moti

3、on that is transverse (or perpendicular) to the direction the wave is traveling.其他分类1、弹性波若质点做简谐振动为正弦波，、弹性波若质点做简谐振动为正弦波，根据频率又分为根据频率又分为:次声波（次声波（2104Hz）;特超声波（特超声波（1010Hz）2、按波面形状，分为平面波、柱面波和、按波面形状，分为平面波、柱面波和球面波。球面波。3.2 岩体中应力波类型及传播岩体中应力波类型及传播2.岩体中弹性波的传播1211 2PEGV 2 1SGEV E介质密度动弹模量泊松比应用实例应用实例 已知P波、S波波速和介质密

4、度，求解动弹模量、动泊松比和动剪切模量。psps2(1)1 22(1)EEGG根据，求解 ；根据 代入或式求解 ；代入求解 。3.2 岩体中应力波类型及传播岩体中应力波类型及传播3.岩体弹性波速测试（1）岩块声波波速测试00 prppsrssLLvtttLLvttt3.2 岩体中应力波类型及传播岩体中应力波类型及传播3.岩体弹性波速测试（2）岩体声波波速测试00 pmppsmssLLvtttLLvttt常见完整岩块相关参数常见完整岩块相关参数常见岩体相关参数常见岩体相关参数dmejEE 4.动、静弹模关系 利用岩块与岩体的纵波速度计算岩体完整性系数Kv，用动弹性模量换算静弹性模量。2rpmpV

5、vvK3.2 岩体中应力波类型及传播岩体中应力波类型及传播岩石种类、密度及生成年代岩石中裂隙或夹层岩石的有效孔隙率及吸水率岩体的各向异性岩体应力状态3.3 影响岩体弹性波速度的因素影响岩体弹性波速度的因素1）、岩石种类、）、岩石种类、密度及生成年代密度及生成年代1、岩体纵波速度总体呈正态分布；2、新生代第三纪砂岩、泥岩，纵波速度分布较广；3、变质岩的纵波速度比岩浆岩和古生代及中生代沉积岩稍大。纵波与密度纵波与密度0.35 1.88pp2）、岩体中裂隙或夹层）、岩体中裂隙或夹层 频率越低，跨越裂隙宽度越大。 弹性波速与裂隙数目负相关2）、岩体中裂隙或夹层）、岩体中裂隙或夹层a.风化越严重，纵波速

6、度越小；b.夹层厚度越大，纵波波速越小。2）、岩体中裂隙或夹层）、岩体中裂隙或夹层风化程度纵波速度微风化4800微-弱风化4100弱风化3050夹层厚度比夹层厚度比纵波波速纵波波速058702552304949505645403）、波速与有效孔隙率）、波速与有效孔隙率 随着孔隙率的增加，纵波波速急剧减小；panbe3）、波速与吸水率）、波速与吸水率 随着吸水率的增加，纵波波速急剧减小；4）岩体的各项异性）岩体的各项异性 平行层里面方向波速大于垂直方向，二者比值为各向异性系数。 平行层里面方向波速大于垂直方向4）岩体的各项异性）岩体的各项异性4）岩体的各项异性）岩体的各项异性 垂直岩层压力越大，各向异性变小5）岩体所受压力）岩体所受压力5）岩体所受压力）岩体所受压力弹性波确定围岩松动圈范围弹性波确定围岩松动圈范围 在松动圈内，用于岩体破碎且属于低应在松动圈内，用于岩体破碎且属于低应力区，波速较小，当进入松动圈边界完整岩力区，波速较小，当进入松动圈边界完整岩体区域，应力较高，波速达到最大，之后波体区域，应力较高，波速达到最大，之后波速