[发明专利]一种节理岩体振动衰减物理模拟试验方法及装置

说明书

本发明提供一种节理岩体振动衰减物理模拟试验方法及装置，涉及振动物理模拟技术领域，包括：首先根据原型节理岩体的相关物理量，通过相似原理的推导，构建和原型节理岩体相似的模型节理岩体；然后通过模型动力加载装置对模型节理岩体进行振动加载，从而模拟爆破时产生的振动波在模型节理岩体上的传播，通过预先在模型节理岩体上设置传感器，获取模型节理岩体上的振动速度信息和应变信息，由控制器根据振动速度信息和应变信息，经过预设算法确定节理岩体的衰减参数。采用上述方法，可以重复再现，便于多次试验，提高研究结果的准确度。对实际工程具有指导意义。

技术领域

本发明涉及振动物理模拟技术领域，具体而言，涉及一种节理岩体振动衰减物理模拟试验方法及装置。

背景技术

随着经济的快速发展，在资源开采和基础设施建设领域中，采用爆破的作业方式可以节省大量的人力、物力，但在爆破时，随之产生的振动波会降低岩体的稳定性和承载能力，严重时还可能会对附近构造物安全造成直接威胁。因此，为了更好地指导爆破设计与施工，保证爆破安全，对于爆破振动衰减规律的研究必不可少。自然界的岩土体普遍存在裂隙、节理等软弱结构面，这使得爆破振动衰减的研究极为复杂。

现有学者分别采用理论分析、数值模拟和现场试验的方式，对节理岩体爆破振动衰减进行了一系列的研究。理论分析虽然可以揭示爆破振动波传播的机理，但由于岩体内爆破振动衰减的复杂性，理论性的推导终究难以直接应用到实际工程中。同时，由于现场试验时的场地条件的不可重复性和不可调节性，也难以进行系统性的研究。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种节理岩体振动衰减物理模拟试验方法及装置，能够对节理岩体建立物理模型，可再现、可调节的模拟爆破振动波的衰减过程，对实际工程具有指导意义。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例的一方面，提供一种节理岩体振动衰减物理模拟试验方法，应用于节理岩体振动衰减物理模拟试验装置，节理岩体振动衰减物理模拟试验装置包括模型节理岩体、模型动力加载装置、传感器和控制器，传感器位于模型节理岩体上，控制器与传感器电连接；方法包括：

根据原型节理岩体的物理量，通过相似原理，构建模型节理岩体；

对模型节理岩体进行振动加载；

获取模型节理岩体上的振动速度信息和应变信息，并根据振动速度信息和应变信息，确定衰减参数。

可选的，根据原型节理岩体的物理量，通过相似原理，构建模型节理岩体，包括：

获取原型节理岩体的应变、泊松比、重力加速度、长度、密度、容重、应力、弹性模量、波速、时间和频率物理量，确定模型节理岩体与原型节理岩体的重力加速度、密度和长度物理量的相似比，根据重力加速度、密度和长度物理量的相似比，通过量纲分析，确定应变、泊松比、容重、应力、弹性模量、波速、时间和频率物理量的相似比，确定模型节理岩体的物理量，根据模型节理岩体的物理量构建模型节理岩体。

可选的，获取模型节理岩体上的振动速度信息和应变信息，包括：获取预设应变监测点的应变信息以及每条径向监测线上的多个振动速度信息。

可选的，在根据振动速度信息和应变信息，确定对应的衰减参数之后，方法还包括：基于预设算法对衰减参数和夹角进行拟合分析，确定衰减参数与夹角的正相关性。

可选的，选取模型节理岩体，其中，模型节理岩体设置为节理走向相互平行，包括4条径向监测线且相邻两条径向监测线之间的夹角为22.5度，在模型节理岩体的每条径向监测线上均布设置有5个传感器。

可选的，根据振动速度信息和应变信息，确定对应的衰减参数，包括：根据应变信息确定径向应力峰值，根据径向应力峰值确定振动加载点的冲击压力值，根据冲击压力值确定每延米的等价药量值。