基于PEMD的露天边坡不同高程爆破振动信号频谱特征研究

为了更好地研究边坡爆破振动信号的频谱特征分布,结合露天边坡爆破振动试验分析,利用正交经验模态分解方法(Principal Empirical Mode Decomposition,PEMD)剔除了振动信号中的噪声,对不同高程的边坡爆破振动信号频谱特征进行了研究。结果表明:①节理裂隙发育边坡在当前起爆方式下,爆破振动信号能量的优势频段为10~100 Hz,其频段内的能量占总能量的64.2%~88.0%;②同一高程不同振动方向的爆破振动信号中,径向峰值振动速度最大,主振频段内集中的振动能量最大;③在边坡特定高程处,爆破振动信号不同频率成分存在选择放大或衰减效应,且不同振动方向能量的放大与衰减程度并不相同;④随着高程的增加,爆破振动信号的峰值瞬时能量表现为先增大后减小,在边坡出现高程放大效应处达到最大。

高应变率下含水红砂岩爆破损伤演化模型研究

基于直径50 mm的Hopkinson压杆装置,从宏观与微观两方面探究含水红砂岩在应力波作用下的力学特性与损伤演化机理,并将弹性模量定义的含水损伤与微元破坏数量定义的荷载损伤视为宏观损伤与微观损伤,基于Weibull理论与Drucker-Prager准则,推导得到红砂岩在含水率与应变率耦合作用下的复合损伤变量与动态损伤本构方程。研究表明,岩石损伤在一定范围内随含水率的增加而逐渐扩大,随着试样饱和,含水损伤趋于稳定。复合损伤变量与荷载损伤在应变率的作用下变化趋势近似,可分为初始阶段、低速发展阶段与快速发展阶段,代表了岩石在爆破冲击作用下的损伤演化过程,与含水红砂岩动态压缩破坏过程中应力-应变曲线的各个阶段相对应。将理论应力-应变曲线与实测应力-应变曲线进行对比,对建立的动态损伤本构模型准确性进行验证,发现该模型与含水红砂岩在动态压缩过程中的各个阶段拟合度较好,证明了该模型的准确性。

不同倾角隐伏结构面类岩石材料动力学破坏特性试验研究

为探究不同倾角隐伏结构面岩体的动态力学特性与破坏规律,使用相似模拟材料制作完整试件和不同倾角的隐伏结构面试件,并利用改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统,以不同速度对试件进行单次破坏冲击和循环冲击试验。研究结果表明:在单次破坏冲击下,随结构面倾角增大,试件的平均应变率逐渐增加,峰值应变出现先增大后减小的趋势;含隐伏结构面试件动态应力-应变曲线的裂纹扩展阶段出现明显的应力“双峰”现象,试件破坏出现弧形剪切裂纹,与张拉裂纹垂直;随着结构面倾角增大,剪切裂纹更易出现且逐渐向试件端面靠近。循环冲击下,试件累计冲击总次数随结构面倾角增大而减少;含隐伏结构面试件应力-应变曲线并没有出现单次破坏冲击下的应力“双峰”现象,但随着冲击次数增加,应力-应变曲线的裂纹扩展阶段有逐渐下凹的趋势;含隐伏结构面试件的宏观裂纹演化过程为张拉裂纹萌生—张拉裂纹发育扩展—剪切裂纹形成—裂纹相互贯通破坏。