单轴压缩下软岩的动态力学特性试验研究

对软岩(砂浆模拟材料)进行了应变速率范围为10-5~101s-1的动单轴压缩实验。实验结果表明,试样的抗压强度随应变速率的增加有较明显的增加趋势,增加幅度大于硬岩;试样的弹性模量以及泊松比随着应变速率的增加均有增加的趋势,但幅度小于强度的增加幅度。并根据不同应变速率下试样破裂面的SEM实验结果,初步地分析了软岩动态力学特性机理。     

爆破荷载作用下岩体振动特征的数值模拟

根据福建牛头山水电站地基岩体爆破开挖监测,运用离散元方法模拟了节理岩体距爆源不同距离处质点的振动速度和频率的变化特征,由此确定岩体质点最大振动速度和振动主频随爆源距离的衰减规律,并得到了距爆源一定距离处质点最大振动速度和振动主频与爆破药量的关系。数值模拟与现场实测的结果表明,用离散元软件UDEC计算得到的岩体振动特征和衰减规律与现场监测结果是基本符合的,误差在工程应用的允许范围之内,因此UDEC用于对岩体动态响应的数值模拟是适合的。     

岩体爆生裂纹的数值模拟

利用广东岭澳核电站现场角岩岩体的基本动态力学特性和爆破参数,以及材料的Von Mises破坏准则,通过ANSYS/ LS-DYNA程序模拟了岩体单孔柱状装药的爆破破裂过程,分析了岩体爆破裂纹产生和扩展的机制,得到了岩体粉碎区和裂隙区的范围以及爆源近区岩体质点峰值压力的衰减规律。研究结果表明,岩体爆破粉碎区半径约为装药半径的6.5倍,裂隙区的半径约为装药半径的75倍,炸药起爆时粉碎区形成时间很短,大约为80 μs,而裂隙区的完全形成则需要较长的时间。     

溪洛渡地下洞室群地震响应的二维及三维数值模型比较分析研究

验证了显示有限差分方法进行地震波衍射分析的可行性,并基于此方法分别建立了二维（2D）及三维（3D）数值模型,对溪洛渡地下洞室群的地震安全性进行了分析与讨论。研究表明,在唐山余震天津医院地震波作用下洞室群处于安全状态。对比2D及3D数值计算结果可以发现,2D数值模型计算效率远远高于3D数值计算模型;对于建造于完整性较好、强度较高的岩体介质中地下洞室群而言,可以采用2D数值模型粗略估算洞身部分的地震响应,而洞室端面的动力响应则必须通过建立3D模型来进行分析。     

强风化花岗岩动力学参数的试验研究

地震反应分析通常采用等效非线性模型,动剪切模量G和阻尼比λ是该模型的两个重要参数。为研究目前在大型工程建设中遇到越来越多的强风化花岗岩的动力特性,利用固定-自由型共振柱（GDS RCA）对强风化花岗岩的剪切模量和阻尼比进行试验研究。GDS RCA为一种国际上广泛应用的共振柱,具有良好的性能,利用其控制试样的固结围压和孔隙水压力,可以测得试样在不同有效应力状况下的动剪切模量和阻尼比。对比研究不同有效应力下共振频率、动剪切模量和阻尼比随剪应变的变化情况,给出其变化曲线。按照Hadin-Drnevich[1]所提出的双曲线模型,拟合动剪切模量比和阻尼比随剪应变的变化曲线。利用摩擦理论,对试样阻尼的产生机制进行探讨。试验结果表明,随着剪应变的增加,试样系统的共振频率随之减小,试样阻尼比随之增大;试样的动剪切模量和阻尼比皆与试样固结时的有效应力有关,而试样阻尼比也受孔隙水压力的影响。     

凸形地貌对爆破震动波传播影响的数值模拟

应用UDEC程序模拟了爆破震动波在两种凸形地貌中的传播特征,并与广东岭澳核电站2期基础爆破开挖现场监测结果进行了对比。结果表明,凸形地貌对爆破震动波具有明显的放大作用,其数值模拟结果与现场监测结果吻合得比较好。研究结果还揭示,在一定爆破能量下,爆破震动波速度放大系数并不随台阶型凸形地貌的增高而单调增加,而是先随凸形地貌高度的增加而增加,在凸形地貌高度达到某一临界值时放大系数达到最大值,当凸形地貌高度超过这一临界值时,放大系数随凸形地貌高度的增加而减小。另外,在孤立凸形地貌下爆破振动波速度放大系数还与凸形地貌的高宽比有关。     

岭澳核电站二期工程基岩爆破安全阈值分析

核电站基础爆破开挖过程中必须严格控制岩体爆破损伤深度,确保建基面安全。以广东岭澳核电站二期工程基础爆破开挖为例,通过现场爆破振动监测、岩体声波试验以及数值模拟,综合分析了岩体爆炸振动衰减规律和损伤特征,研究了距爆源一定距离处岩体振动速度与损伤特征的关系,提出了岭澳核电站二期工程岩体爆炸损伤深度的控制方法,确定了相应的安全阈值。分析结果表明,岭澳核电站二期工程基础爆破开挖时,当距爆源30 m处的岩体质点振动速度不超过5 cm/s时,可保证下卧基岩的损伤深度小于2 m,确保建基岩完整性。     

抛石基床爆夯振动效应监测与分析

根据对广西钦州港二期码头爆夯监测,分析了爆夯产生的振动速度和冲击波超压变化规律。结果表明,实测质点振动速度衰减规律与规范提供的经验公式基本相同;由于自由面反射的稀疏波作用,实测冲击波超压值远小于经验公式提供的结果;分析结果还表明,由于冲击波的脉动作用,即使在一次起爆（不分段）情况下,振动速度和冲击波超压波形也会产生多次振动现象,其振动强度越来越小;另外,由于稀疏波作用,在相同的爆炸条件下,测点入水深度越大,其冲击波超压值越高;测点入水深度越小,冲击波超压值越低。该分析结果可为类似工程提供借鉴。     

预制桩施工的振动影响分析

动力打桩过程中，地面质点的振动可能引起地面建筑物和构筑物的损坏。通过对电厂工程的试桩施工的全程监测，建立了桩尖入土深度与地面质点振动关系曲线，揭示了桩尖土的特性是控制地面振动的主要因素。地面的振动与波的特征有关，因而近场和远场有不同的衰减规律，即近场振动衰减快，远场衰减慢。动力打桩过程中，由于土层的振源在桩尖处，且由浅到深，通过远场在被保护对象附近设置减振沟是一项有效的减振措施。     

广西钦州港二期码头抛石基床的水下爆夯

爆夯是一种利用炸药爆炸法夯实基础的新技术,近年来被广泛地应用于码头建设。笔者介绍了广西钦州港二期码头抛石基床的爆夯设计和实施。结果表明,基床爆夯达到了预期效果,水下爆夯的平均沉降率为12.7%。同时,爆夯过程中,一期码头的振动值小于安全阈值,保证了一期码头的安全,为类似工程提供了借鉴。