【摘要】：針對(duì)深部開采沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害日趨嚴(yán)重,本文利用巖體動(dòng)力傳播的擺型波理論研究深部沖擊地壓的發(fā)生及防治。對(duì)塊系巖體動(dòng)力傳播特征現(xiàn)象與沖擊地壓的關(guān)系進(jìn)行了理論分析。研究了塊系巖體特性對(duì)擺型波傳播衰減的影響,分析了塊系巖體的準(zhǔn)共振及超低摩擦特征現(xiàn)象誘發(fā)的沖擊地壓,同時(shí)研究了擺型波傳播過(guò)程塊系巖體與支護(hù)動(dòng)力失穩(wěn)誘發(fā)的沖擊地壓。進(jìn)一步對(duì)塊系巖體中的能量傳遞與耗散進(jìn)行了理論分析。同時(shí)從理論上分析了深部沖擊地壓的防治。通過(guò)試驗(yàn)研究了一維塊系巖體在沖擊作用下的動(dòng)力傳播規(guī)律。得到如下結(jié)論：1擺型波傳播的主要衰減區(qū)域集中在塊系巖體的端部且低頻低速傳播。巖塊尺度越小傳播速度越慢且響應(yīng)頻率下降越快。巖塊間黏性變化時(shí)僅影響巖塊的動(dòng)力響應(yīng)幅值,但彈性下降時(shí)響應(yīng)周期變大且幅值下降明顯。2針對(duì)塊系巖體的準(zhǔn)共振特征現(xiàn)象,給出了擺型波傳播過(guò)程塊系巖體的準(zhǔn)共振方程,并從理論上得到了塊系巖體的共振條件,進(jìn)而得到(準(zhǔn))共振誘發(fā)的沖擊地壓。3針對(duì)塊系巖體的超低摩擦特征現(xiàn)象,通過(guò)巖塊間的相對(duì)位移極值給出塊系巖體的超低摩擦發(fā)生判據(jù),進(jìn)而得到超低摩擦誘發(fā)的巖體錯(cuò)動(dòng)型沖擊地壓。4從巖體與支護(hù)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性角度分析了塊系巖體與支護(hù)的動(dòng)力失穩(wěn),給出了塊系巖體與支護(hù)的動(dòng)力失穩(wěn)判別準(zhǔn)則,進(jìn)而得到巖體與支護(hù)動(dòng)力失穩(wěn)誘發(fā)的沖擊地壓。5通過(guò)建立擺型波傳播過(guò)程塊系巖體能量傳遞與耗散的數(shù)學(xué)模型,得到塊系巖體動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化規(guī)律及系統(tǒng)能量的耗散規(guī)律。6針對(duì)深部沖擊地壓的防治,提出巖體與支護(hù)統(tǒng)一吸能防沖理論,給出支護(hù)端巖塊的能量控制方程。吸能防沖應(yīng)以巖體吸能為主支護(hù)吸能為輔進(jìn)行統(tǒng)一吸能防沖。7通過(guò)試驗(yàn)得知巖塊間夾層性質(zhì)及夾層厚度均對(duì)擺型波傳播速度及巖塊加速度衰減影響較大,同時(shí)對(duì)頻域響應(yīng)的中心頻率和最值頻率亦有明顯的影響。8通過(guò)試驗(yàn)得知局部巖塊破裂時(shí)擺型波傳播速度有所下降,同時(shí)對(duì)巖塊的加速度時(shí)-頻響應(yīng)亦有明顯的影響。
【圖文】：

題己經(jīng)迫在屑睫。逡逑Ｋｕｒｌｅｎｙａ［３，４］發(fā)現(xiàn)巖體在爆炸作用下產(chǎn)生信號(hào)交錯(cuò)變化的現(xiàn)象，由此推測(cè)巖體中的動(dòng)力傳逡逑播可能存在一種新的非線性彈性波稱其為擺型波。圖１．１為反１１如１１文３［５］從實(shí)測(cè)波形中分離出來(lái)逡逑的擺型波波形曲線。其中，ｆｐ和？．、．分別為繳波和橫波到法時(shí)間，為擺型波到達(dá)時(shí)間，ｒ，為擺逡逑型波記錄時(shí)間，Ｆｐ和分別為縱波和橫波波速，縱坐標(biāo)為位移幅值用電壓表示。同時(shí)，在塊逡逑系介質(zhì)沖擊響應(yīng)試驗(yàn)及深部爆炸和巖爆時(shí)的波譜分析中均證明了擺型波的存在及其非線性低逡逑頻低速特性。逡逑８（＂１邋？逡逑４００邋■邐Ｉ邋汽邋Ｉ逡逑Ｈ邋ＩＯ邋－邐；邋；邋Ｉ邋，邋Ｉ邐：逡逑ｎ邋ｎ邋ｉ逡逑．kw邐邐Ｖ：邋邋邋邐－逡逑時(shí)間／ｍｓ逡逑圖１．１地下爆炸時(shí)典型的位移波形逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｗａｖｅｆｏｒｍ邋ｏｆ邋ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ邋ｏｎ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ邋ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ逡逑關(guān)于深部巖體動(dòng)力災(zāi)害研究己引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注［６－１１心２７］。由于深部巖體的結(jié)構(gòu)特逡逑點(diǎn)、變形特點(diǎn)、高應(yīng)力狀態(tài)等，使其表現(xiàn)為非均勻、非連續(xù)及自平衡應(yīng)力存在狀態(tài)，由此引逡逑發(fā)的一些力學(xué)現(xiàn)象用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)不能給出很好的解釋，如擺型波現(xiàn)象。同時(shí)，相對(duì)逡逑于淺部巖體工程發(fā)生了一系列新的靜力和動(dòng)力特征科學(xué)現(xiàn)象，如超低摩擦、準(zhǔn)共振等，正在逡逑形成巖石力學(xué)新的分支一深部非線性巖體力學(xué)口＊］。針對(duì)深部巖體構(gòu)造特性，，ＳａｄｏｖｓｋｙＰ９］提出逡逑深部巖體等級(jí)塊系構(gòu)造理論

造層次及其成因進(jìn)行了分析。等級(jí)塊系巖體中的動(dòng)力傳播會(huì)出現(xiàn)擺型波現(xiàn)象。由于經(jīng)典連續(xù)逡逑介質(zhì)力學(xué)的波動(dòng)理論忽略了巖體的構(gòu)造和應(yīng)力狀態(tài)，因此無(wú)法圓滿解釋擺型波現(xiàn)象。為了在逡逑理論上解釋該現(xiàn)象，建立了自應(yīng)力受壓巖體示意圖，如圖１．２。逡逑＂＇巧呡逡逑圖１．２自應(yīng)力受壓巖體模型逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｒｏｃｋ邋ｍａｓｓ邋ｏｎ邋ｓｅｌｆ－ｓｔｒｅｓｓ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ逡逑在進(jìn)一步研究擺型波產(chǎn)生機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)了塊系巖體中的超低摩擦現(xiàn)象和準(zhǔn)共振現(xiàn)象。在動(dòng)逡逑為傳播過(guò)程中塊體間的相對(duì)脫離變得明顯出現(xiàn)超低摩擦現(xiàn)象，同時(shí)塊系巖體的平均振動(dòng)周期逡逑減小勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能更快進(jìn)而出現(xiàn)準(zhǔn)共振。擺型波Ｗ較低的頻率和較大的幅值在巖體中低頻逡逑低速傳播極易誘發(fā)深部巖體巖爆和沖擊地壓等動(dòng)力災(zāi)害給深部地下結(jié)構(gòu)帶來(lái)嚴(yán)重影響［Ｗ。錢逡逑屯虎［８］給出擺型波對(duì)預(yù)測(cè)沖擊地壓有價(jià)值的Ｈ個(gè)臨界動(dòng)力特征參數(shù)口，Ａ，并給出＜？的逡逑物理意義逡逑（Ｄ邋＝邋ａｒｃｔａｎ——－—邐（１．３）逡逑式中：＾；；為擺型波包絡(luò)線的最大幅值，／．為擺型波包絡(luò)線頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，為擺型波到逡逑達(dá)時(shí)間。因此，口表示包絡(luò)線的開角，其物理意義為擺型波衰減的快慢，它意味著巖體中產(chǎn)逡逑生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的巖塊間摩擦力的大小。同時(shí)，參數(shù)Ａ和機(jī)與沖擊地壓的能量及尺度范圍有關(guān)。逡逑９，Ｐ，，e猓雀霾問喪欹米魑けǔ寤韉匱溝男畔⒉問�。辶x習(xí)諦筒ㄏ窒蠹蟹從沉松畈靠橄笛姨宓姆切鰲⒎橇ρ匭裕浯ス痰姆竅咤義閑緣推檔退傯匭鑰桑字苯右⑸畈墾姨宄寤韉匱茍趾�。通过岩�

本文編號(hào)：2520543