[发明专利]降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法

说明书

本发明涉及一种降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法。适用于应力波传播室内试验技术领域。本发明所采用的技术方案是：一种降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法，其特征在于：在试样和应力波传播试验的加载端之间设置边界材料，并在边界材料和加载端之间设置垫块；所述边界材料的波阻抗值为最优波阻抗Z_b。通过本发明中最优波阻抗的计算公式计算得到应力波传播室内试验中边界材料(吸波材料)的最优波阻抗，从而根据此选择合适的边界材料用于应力波传播室内试验中，对反射波进行吸收，从而切实改善应力波传播室内试验中的边界反射效应，最大化地减弱应力波在边界处的边界反射效应。

技术领域

本发明涉及一种降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法。适用于应力波传播室内试验技术领域。

背景技术

深部工程岩体内包含了大量的不连续结构面，如断层、节理和裂隙等，这些不连续面的存在会造成应力波能量的快速耗散。另外，由于深部岩体通常赋存在较高的地应力条件下，开挖卸荷会对围岩性质和地应力场造成扰动，从而改变岩石和节理的物理力学特性(孔隙度、渗透率和节理刚度等)，对应力波在节理岩体中的传播衰减规律造成影响，所以在深部工程岩体中应力波的传播衰减机制十分复杂，影响因素众多，因此难以从理论上准确分析和预测应力波在节理岩体中的传播衰减规律。而室内试验作为研究应力波传播衰减规律的一种有效手段，不仅可以和理论研究成果相互验证，也可以为现场工程应用提供一定的借鉴和参考。

为了研究节理岩体中应力波传播衰减规律，国内外许多学者开展了一维应力波在岩体中的传播试验。当应力波到达岩样边界时，应力波会在不同介质间发生透反射现象。边界处产生的部分反射波会沿原路径反射回岩样中，在应力波持续时间内将会和原有波形产生叠加干扰，从而使采集到的应力波信号难以真实反映应力波在岩石介质中的传播衰减规律。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法，其特征在于：

在试样和应力波传播试验的加载端之间设置边界材料，并在边界材料和加载端之间设置垫块；

所述边界材料的波阻抗值为最优波阻抗Z_b；

所述最优波阻抗Z_b采用如下方程计算得到：

-Z_b⁵+Z_b⁴(7Z_a-2Z_c)+Z_b³(Z_a²-10Z_aZ_c-Z_c²)+Z_aZ_b²(Z_a²+10Z_aZ_c-Z_c²)+Z_a²Z_bZ_c(2Z_a-7Z_c)+Z_a³Z_c²＝0

其中，Z_a为试样的波阻抗值，Z_c为所述垫块的波阻抗值。

所述边界材料的厚度为所述试样长度的1/12～1/8。

所述边界材料的厚度为所述试样长度的1/10。

所述垫块的厚度为边界材料厚度的1/4～1/2。

所述垫块采用钢垫块。