节理岩体动态等效介质模型及应力波在节理岩体中的传播规律研究

应力波在节理岩体中的传播规律是进行地震、爆破等动荷载作用下岩体边坡、洞室变形破坏机理和安全性分析的基础。分析动载荷作用下的节理岩体力学特性、提出合理的节理岩体动态力学模型是揭示应力波在节理岩体中传播规律的关键。本项目首先应用霍普金森杆进行充填节理动态剪切力学特性实验，分析充填节理动态剪切变形特征及其与充填节理材料和厚度等参数的关系。其次，基于申请人提出的一组平行节理岩体的动态粘弹性等效连续介质模型，?提出考虑应力波斜入射一组平行节理岩体二维动态等效模型以及?考虑多组交叉节理岩体动态等效介质模型。再次，应用霍普金森杆研究应力波在节理岩体中传播规律，验证节理岩体等效介质模型的准确性，在此基础上，研究应力波通过多组交叉充填节理岩体的传播特征，分析应力波传播特征与节理充填材料种类、节理厚度和间距等因素的相关关系。研究成果可以为地震、爆破等动荷载作用下岩体响应及工程安全分析提供理论基础。

应力波在节理岩体中的传播规律是进行地震、爆破等动荷载作用下岩体边坡、洞室变形破坏机理和安全性分析的基础。分析动载荷作用下的节理岩体力学特性、提出合理的节理岩体动态力学模型是揭示应力波在节理岩体中传播规律的关键。本项目采用直剪设备仪开展充填节理动态剪切力学特性实验，分析作用在充填节理上的剪应力与节理两个面之间的滑移关系。并且，提出节理的薄弱层界面模型，理论分析充填节理的法向和切向力学特性，该节理模型较现有的零厚度节理模型不仅能够反分析节理的动态力学特性，而且可以提高计算波传播的精度。其次，基于项目负责人提出的一组平行节理岩体的动态粘弹性等效连续介质模型，考虑节理岩体的品质因子，提出节理岩体的二维动态等效粘弹性介质模型。再次，基于应力波和节理之间的相互作用关系，提出时域递归分析方法，分析应力波以任意角度通过一组平行节理的传播规律，该方法不仅可以用于分析线性节理，而且可用于分析非线性节理，弥补了现有的理论分析方法的不足。在此方法上，分析应力波传播特征与节理厚度、间距以及入射波的种类和入射方向等因素的相关关系。研究成果可以为地震、爆破等动荷载作用下岩体响应及工程安全分析提供理论基础。本项目按照年度计划实施，自项目实施以来，负责人以第一作者身份发表SCI论文7篇，且评审人给予较高的评价，出版和参编英文著作2部，做国际会议特约报告两次。