第三章 岩石动力学基础第一节课件.ppt

?第三章 岩石动力学基础 冲击波 如果固体介质的变形性质能使大扰动的传播速度远比小扰动的传播速度大，在介质中就会形成波头陡峭的、以超声速传播的冲击波,导致介质的压强、温度、密度等物理性质的跳跃式改变。通常指核爆炸时，爆炸中心压力急剧升高，使周围空气猛烈震荡而形成的波动。冲击波具有很大的破坏力，是核爆炸重要的杀伤破坏因素之一。 岩石在受到扰动时在岩体中主要传播的是弹性波，塑性波和冲击波只有在振源才可以看到。 2.在固体中可传播的弹性波可分为两类 （1）体波：由岩体内部传播的波(2类） 　（a）纵波（又称：压力波、初至波、Primary波） 质点振动的方向和传播方向一致的波它产生压缩或拉伸变形。 （b）横波（又称拉力波、次到波、Second波) 质点振动方向和传播方向垂直的波产生剪切变形。 （2）面波：仅在岩石表面传播。 质点运动的轨迹为一椭圆，其长轴垂直于表面，这样的面波又称为瑞利波。 面波速度小于体波，但传播距离大。 二、弹性波在固体中的传播 拉梅运动方程 (不计体力) 由上方程导出纵波在各向同性岩体中的传播速度： 横波在各向同性岩体中的传播速度： 将 　 　， 　 代入 上两式，得： 注：若 分辨不清，则可用 （一般可用 　　静泊松比代替）求 ，则 　若 ＝0.25时， ＝1.73 经过各方面试验验证， 一般在1.6～1.7 　之间。 三、岩体弹性波速得测定 （一）岩块声波传播速度室内测定 　　　测定时，把声源和接收器放在岩块试件得两端，通常用超声波，其频率为1000Hz－2MHz。（示波见图3－1） （二）岩体声波传播速度的现场测定 岩体声波的传播速度可以在巷道帮面或 平坦的岩面上测定。现场量测弹性波速度 的方法如图（3-3）所示。 量出声源与接收器之间的距离如图3－3中的D1或D2 测出P波和S波传播的时间 （三）岩体弹性波测定结果 岩体中弹性波速经过室内外测定与归纳，得结果间表3－1。 由表可见，岩体纵波波速变化范围较大， 受各种因素影响。一般来说， 岩块波速要大于岩体波速； 新鲜完整得岩体波速大； 裂隙越发育和风化破碎岩体的波速越小。 根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2） 动弹性模量与静弹性模量的比值 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差值越小，否则，差值就越大。 根据对比资料的统计，动弹性模量比静弹性模量高百分之几至几十倍，如图3－4所示。 从动弹性模量的数字来看，多集中在 之间。 * * * 岩体的动力学性质是岩体在动荷载(冲击荷载, 爆破, 地震等)作用下所表现出来的性质，包括岩体中弹性波的传播规律及岩体动力变形与强度性质。 区别岩体静力学和动力学问题的依据是岩体应变率大小。根据应变率的大小可把岩体的变形分为五个等级。 惯性力不可忽略的状态属于岩体动力学研究范畴，低应变率的静态为岩体静力学研究范畴，而极低应变率的蠕变状态则是岩体流变力学研究的内容。因此，区别岩体静力学和动力学只是在于岩体应变率的大小，静力学的研究对象并非处于静止状态，只是处于低应变率状态，确切地讲是处于准静态。 第一节 岩石的波动特性 岩体受到振动、冲击或爆破 应力波 塑性波和冲击波 弹性波 面波 体波 纵波(P波) 横波(S波) 瑞利波(R波) 勒夫波(Q波) 压缩波 剪切波 定义：所谓波，就是某种扰动或某种运动参数或状态参数（例如应力、变形、震动、温度、电磁场强度等）的 变化在介质中的传播。应力波就是应力在固体介质中的传播。 分类：(4类） 弹性波: 在应力应变关系服从虎克定律的介质中传播的波。 一、固体中应力波的种类 粘弹性波: 在非线性弹性体中传播的波，这种 波，除弹性变形产生的弹性应力外，还产生又