振动载荷在岩土破碎过程中的应用.pdfVIP

http//: 振动载荷在岩土破碎过程中的应用* 郭鑫 常毅华 ( 中南大学，湖南 长沙 410083) 摘要：本文对岩土破碎过程进行了应力传播分析，指出振动载荷可以促使土壤液化，针对粘 性土和砂土分别进行土壤内摩擦力减小的理论分析，并指出振动载荷对粘性土剪切强度的影 响可以忽略，而可以使砂土的内摩擦力减小，有利于岩土的破碎。 关键词：振动载荷；岩土破碎；内摩擦力；液化 The Application of Vibratory Load in the Process of Rock and Soil Fragmentation Guo Xin Chang Yi-hua （Central South University, Hunan, Changsha, 410083） Abstract ：This article analyses stress transmission in the process of rock and soil fragmentation, pointing out that vibratory load can make soil liquefied, it also theoretically analyses the soil inner frictional force reduction for clay and sand separately, pointing out that the influence of vibratory load to clay can be ignored, but vibratory load can reduce the sand’s inner frictional force and speeds up the break up of the soil. Keywords ：vibratory load ；rock and soil fragmentation ；inner frictional force ；liquefaction 1 前言 土方施工机械往往是高能耗、大功率机械，如何有效的利用功率、提高作业生产能力， 人们在其作业方式上进行了大量的研究，发现采用振动加载方式进行施工，对岩土的破碎有 较好的效果。岩土的破碎过程实质上是应力波的产生、传播和耗散的过程，研究岩土破碎过 程中波的传播、岩土破碎的应力波效应，以及振动载荷对岩土特性的影响，对研究设计振动 式铲装机械、岩土新的破碎方法和降低能耗具有重要的经济价值。 2 岩土动力破碎过程中的应力传播 图1 集中载荷作用的应力传播 在激振力的作用下，岩土在被反复冲击时，在土体应力作用表面附近出现一系列现象， 这其中包括可能出现的破坏而且是不可逆的。机械冲击作用面积同土体大小相比，可以认为 是很小的，这就为研究在外载荷作用下的半空间应力状态问题提供了可能性。从土体与机械 课题来源：国家863项目-挖掘机的机电一体化及制造信息化（编号 2003AA430200） 作者简介：郭 鑫（1980-），男，河南郑州人，中南大学机电工程学院智能机械研究所，硕士研究生 1 http//: 接触点处开始，土体的压缩和剪切从土体的一个单元到另一个单元是以不同的压缩波速v v 和剪切波速v 传播的。某一瞬间在集中载荷(点载荷)作用点附近应力场可能呈现图1所示情 s 况。土体内产生球形的纵波(压缩波)P、横波(剪切)S和横波K(锥面波)，而且锥面波K是剪切 波S的包络线，S是直射波P通过自由面时反射回来的剪切波；纵向反射波与直射波相重合。 此外，