第三章岩石动力学基础.pptVIP

浅埋爆炸能形成弹坑以达到军事目标，爆炸冲击波到达地面时，发生反射，产生拉伸波，使爆心上方的岩土介质剥面破坏，并向上方抛射；同时高温高压气体压缩周围的岩石，也使之破爆和加速。 爆破（blasting） 在土面介质非结构物中炸爆时，土面介质非结构物产生压缩、变形、破坏、松动和抛掷等现象。爆破过程大致分三个阶段： ① 炸药起爆后变成了高温高压的爆炸产物，并不断向外 膨胀，形成爆炸空腔； * 山东科技大学 * ② 土面介质被压缩、推动、破坏和加速，较强的爆破能使地面隆起和鼓包； ③ 抛起、回落。 爆炸：在较短时间和较小空间内，能量从一种形式向另一种或几种形式转化并伴有强烈机械效应的过程。 炸药—化学能—机械能；核爆—核能—机械能。 高速碰撞—机械能（动能）—机械能（变形势能和热能）。 通常以炸药三硝基甲荃（TNT）的当量平衡分爆炸，每千克TNT的能量取为1000千米。 * 山东科技大学 * 在某一结构附近进行爆破，要考虑因爆破产生振动是否会导致结构物的破坏。 1）质点速度大小决定结构破坏 在 之中， 质点速度＞19.3cm/s→结构破坏， ＜5.1cm/s →无质坏。 2）应力与质点速度的关系： 3）岩体应变与爆炸空腔距离关系： 4）峰值质点速度： K—常数，r— 结点距爆炸空腔的距离。 * 山东科技大学 * W—装药量大小； r—至爆心的距离； H—爆炸类型及与岩石有关的常数。 垂直振动分量 n=1.71， H=84.8； 径向振动分量 n=1.67， H=121.1； 切向振动分量 n=1.14， H=10.5 。 5）美国的一些经验数据 美国的陆军工程兵用TNT炸药进行爆炸研究，获得地下爆炸时的经验公式： * 山东科技大学 * 式中： Q—径向加速度峰值（m/s2）； —径向应变峰值； v—径向速度峰值（m/s）； —径向位移峰值； —距爆炸中心的距离（m）； * 山东科技大学 * Cp—纵波速度（m/s）； W —爆药量 TNT（kg），核爆当量用千吨。 另外，岩石洞室的动力性状态（地震、爆破、地下结构的抗爆动力性能），岩石边坡和岩基的动力稳定（爆破滑坡、地震滑坡、地基）。 * 山东科技大学 * * 其特点是冲击激励参量的幅值变化快，持续时间比系统的固有周期短，频率范围宽。 冲击在系统中会产生幅值很大的加速度和应力，并以波的形式在物体中传播。 3．应力波的分类 应力波在介质中传播，当介质的变形性质不同时，应力波不同： 1）弹性波—参见第2节在弹性介质中传播的应力波，（伴随有能量传播）服从虎克定律的，弹性波的传播也称为声波的传播，弹性波为先驱波。 * 山东科技大学 * 2）粘弹性波—在非线性弹体中传播的波，波动产生 弹性应力，摩擦力，粘滞力。 3）塑性波—在应力超过弹性极限的介质中传播的应力波，当应力超过弹性极限后，应力波传播速度比弹性波小得多。 4）冲击波—由于冲击而产生的应力应变在物体（介质） 中的传播，见前：冲击定义。 * 山东科技大学 * 4．弹性波的分类 1）体波—在固体内部传播的弹性波。 （1）纵波—体波中，质点振动方向与波传播方向一致的波，压力波（ P波）产生压缩或拉伸变形，能在有压缩抗力的材料任何方向上传播。 （2）横波—体波中，质点振动方向与波传播方向垂直的波，称拉力波或S波，它产生剪切变形，横波的传播依赖于材料的抵抗形状改变的能力，因而只能在固体中存在。 2）面波—沿固体表面传播的弹性波，或沿着岩石内部断面传播的弹性波，面波有多种类型，其中瑞利波 * * 山东科技大学 （Rayleigh，R波）和勒夫波(Love ，Q波)比较容易发现，其他类型的面波还不够清楚。瑞利波类似于纵波， 勒夫波类似于横波。 5．弹性波的波形区分 1）质点作谐振动形成正弦波； 2）不同振动频率的正弦波可分为： （1）次声波—频率＜20HZ/S （2）声波 —频率 20～2×104HZ/S （3）超声波—频率＞2×104HZ/S