爆破影响下岩质高边坡浅表层块体稳定性研究

摘要：岩质高边坡整体稳定性主要受软弱结构面及其组合控制,在组合有利的情况下,边坡主要发生浅表层块体失稳,开挖时的爆破振动作用是影响浅表层块体稳定的重要因素。本文以大渡河中游某岩质块状结构高边坡为例研究浅表层块体的稳定性,在总结浅表层块体失稳特征的基础上,实测爆破振动曲线,进行块体稳定性评价。研究结果表明,开挖后已失稳浅表层块体大多小于10m3,80%受软弱结构面控制,70%集中在马道下缘;实测的浅表层块体爆破振动加速度曲线显示,与邻近围岩相比,浅表层块体振动持续时间长,频率低,峰值小;等效静力法评价结果较爆破参数推算法更适用于临界失稳浅表层块体的稳定性评价。     

砖石古塔模型振动台试验的离散元模拟分析

砖石古塔块体间黏结强度较低,受地震作用易产生裂缝后发生破坏,为研究砖石古塔在地震作用下开裂及裂缝发展机制,以玄奘塔1/8缩尺模型结构为对象,建立离散元模型,计算了地震波激励下结构的加速度及位移反应,与振动台试验结果进行对比,分析了塔体开裂破坏全过程。结果表明,数值计算所得结构的加速度及位移反应与振动台试验结果一致,当地震烈度较低时,两者顶层位移变化曲线基本一致;烈度提高后,塔体开裂导致结构动力响应的计算值与试验结果出现差异,但两者的变化规律相同。在地震波激励下,塔体首层先开裂,随地震烈度的提高延伸至中部塔层,块体第2层出现阶梯状错动,模型损伤过程与试验裂缝发展状况基本吻合。研究结果为砖石古塔地震损伤及破坏过程分析提供了参考。     

拱型结构振动控制的研究

将控制技术运用到拱型结构的振动控制中。运用单点和多点控制方法，将主动控制力表为位移，速度和加速度的线性函数，在频域内探讨了拱型结构某些关键部闰加速度频率响应随地面运动频率变化情况，研究了主动控制力参数对加速度响应的影响，并对带有主动控制装置的拱型结构在随机激励作用下的响应进行了分析。     

振动条件下平台角振动对惯导系统误差的影响研究

本文介绍了平台式惯导系统在振动条件下陀螺漂移和加速度误差的变化规律 ,系统分析了平台角振动对惯导系统振动性能的影响。首次提出了振动条件下惯性平台角振动是导致加速度误差和陀螺漂移变化的重要因素。通过稳定回路动态仿真和角振动测试验证了平台角运动与稳定回路动态刚度有十分密切的关系 ,提出了减小平台角振动的改进方案。通过惯导系统振动试验证明了理论分析的正确性和改进措施的有效性     

竖直振动颗粒床对流机制的颗粒尺度实验研究

为了得到竖直振动颗粒床形成对流的运动模式及形成机制,本文通过高速摄影技术对竖直振动颗粒床进行了实验研究。实验发现,随着振动加速度的增加,对流环覆盖的粒子层数和强度明显增加。通过分析颗粒速度矢量图的演化,可以获得控制对流运动的各种应力波在在粒子床中传播的信息,发现应力波的强度和持续时间与振动加速度密切相关。通过实验发现,对流运动发端于重力波面上粒子从侧壁向粒子床中心的不可逆跃迁,这种横向对流的强度与重力波面的曲率密切相关,而持续的时间随粒子床振动周期的变化而变化。     

爆破作用下山岭隧道锚固壁动态响应及衬砌的影响研究

基于现场位移收敛计监测数据,利用FLAC3D研究了拱桥铺山岭隧道在底部爆破作用下锚固壁动态响应及衬砌的影响。研究结果表明:通过静载下位移对比及应力波传播规律分析,说明数值分析结果比较可靠;由于衬砌能够很好地限制隧道动态位移,所以使隧道拱底正下方1.42m范围内的垂直压应力峰值明显增大,在与拱脚同一水平方向9.51m范围内的垂直压应力峰值也明显增大,并且离拱脚越近增大越明显;隧道衬砌对锚固壁拱底位移、振动速度、振动加速度的运动规律没有影响,都是先向隧道中心方向运动;而其它监测点由于衬砌的"拱作用"使锚固壁位移、振动速度、振动加速度的运动规律相反,并且衬砌能使隧道锚固壁振动最强烈位置(拱底)的位移峰值、振动速度峰值、振动加速度峰值分别减小76.6%、9.4%和5.0%。     

高速电梯系统时变动力学模型与分析

以往关于电梯系统的研究指出，引起电梯系统振动的主要原因在于外部激励－由曳引机，承重装置，拖动和控制系统等引起。这是基于经典的结构共振理论得出的结论，但不能解释某些电梯的振动行为。本文从时变结构力学的观点出发，计及电梯曳引钢丝绳的长度随时间变化，建立起电梯系统的变刚度动力学模型，采用解析方法给出了高速电梯弹性振动的位移和加速度响应表达式。从理论上证明作为时变系统的电梯，具有振荡运动的特征，存在由变刚度引起的自激振动。进一步研究表明，电梯提速意味着曳引钢丝绳的初始扰动增大，导致电梯振动的加速度也增大，对电梯的舒适性有负面影响。     

关于轴向运动梁科氏加速度的注释

对轴向运动梁横向非线性振动方程中出现的科氏加速度从理论力学的角度加以注释．     

高速铁路碎石道砟振动的离散元模拟

道砟振动对其磨损、破碎和道床累积变形有显著影响,为揭示高速车辆移动荷载作用下道砟动态响应特性,建立有砟道床离散元模型,开展车辆-轨道耦合动力学计算得到离散元模型输入荷载,模拟分析高速车辆以不同速度通过时有砟道床的振动响应,并与车辆-轨道耦合动力学计算结果进行对比分析。结果表明,轨枕、道砟和道床块振动位移波形相似,位移幅值沿道床深度方向减小,道床块振动位移与轨枕底面以下0.3m处道砟的振动位移相当;轨枕、道床块振动速度与加速度随行车速度提高而增大;受道砟颗粒间复杂相互作用的影响,道砟振动加速度会出现突变。道床离散元模型能合理反映道砟颗粒的振动响应特性,道床块模型体现了道床层在有砟轨道结构中的动力传递与减振特性,两种道床模型的计算结果具有一定的相似性。     

低频振动波在砂土层中的传播衰减规律研究

压路机高铁路基在建设过程中产生低频振动的振动波，在周边砂土层的传播扰动对周边房屋造成损伤．本文采用DA&P-B01型数据采集分析系统和配套的891-2拾振器，在不同距离处布置测试点进行振动试验，得到各测试点的时程变化曲线并加以分析，运用符合率结合前人研究成果验证本次实验的正确性．结果表明：低频振动波在砂土层中的峰值频率相同，振动速度、加速度、能量同距离的递减曲线为指数函数与幂函数的共同作用，且衰减速率与距离呈递减关系．本试验得到的结论可为同一地质条件的施工以及振动影响范围预测提供理论参考，为日后深入研究奠定基础．     

基岩振动干扰下的动力滑坡机制研究

本文通过对边坡基底岩石振动因素的分析, 建立了单一滑面滑体受基底岩石强迫振动的模型, 采用非线性动力学方程描述滑体的变形规律, 分析了基底岩石振动过程中导致滑体移动的原因。指出在一个频带范围和力幅范围内, 基底的振动, 会引起潜在滑体位移突跳, 在滑面的法向方向上张开, 切向上错动而诱发滑坡。     

危岩体崩塌灾害监测预警试验研究

岩体崩塌破坏的突发性使其成为最难预防的地质灾害之一, 严重威胁人类的生命财产安全. 边坡岩块体崩塌破坏多是系统不稳定导致的动力破坏, 因此应用动力学指标进行监测预警更为有效. 本研究通过引入多种时域动力学监测指标, 开展了岩体崩塌破坏全过程的监测预警实验研究. 通过振动幅值、峭度指标等时域动力学指标监测, 可有效识别岩体分离破坏前兆现象, 提前55 s实现岩块体崩塌的早期预警. 多个时域动力学指标均可识别岩体破坏前的非协调性动力特征, 其中变异系数在识别这一振荡特征上优势明显, 可通过识别这一震荡特征实现崩塌灾害的早期预警. 此外, 破坏前岩体的振动速度是稳定岩体的2.1倍, 岩体破坏发生时刻赋存较大的冲击能量, 是岩体启程剧动的主要原因之一, 可通过综合分析峭度指标等时域动力学指标, 实现分离破坏前兆更为合理的判识. 本研究不仅为岩体崩塌灾害早期预警提供了新的数据与技术方法支持, 也为崩塌岩体启程剧动机制与破坏后运动特性研究提供了新的启示.      

岩质边坡关键块体的搜索方法及工程应用

工程边坡开挖所揭露的某些结构面组合块体在破坏原有静力平衡状态后,进行应力重新分配,进而块体会发生失稳、滑动等变形,甚至影响到整个边坡发生破坏,因此,结构面组合块体的稳定性是决定岩质边坡稳定的重要因素。本文通过对某工程开挖边坡地形和结构面三维实体模型的建立,实现了边坡结构面与开挖地形实体模型在AutoCAD平台上的可视化操作,剖切不同位置的二维图形预测分析了边坡开挖后可能存在的结构面组合块体,采用块体计算程序(Swegde)验证关键块体并进行稳定性评价。结果表明：三维实体模型及剖切技术与块体计算方法的结合,易于搜索关键块体。事实证明,该方法操作简便,计算结果准确,搜索方法具备可行性。     

三峡工程临时船闸与升船机中隔墩爆破安全判据的研究

三峡工程临时船闸布置在升船机右侧，且相互平行，中间由中隔墩分开。当临时船闸侧岩石开挖高程接近６９ｍ时，升船机部位再从８８ｍ高程向下开挖。为了确保在爆破开挖过程中中隔墩的安全与稳定。在试验与研究的基础上，确定了爆破振速控制的安全判据。     

转折型沟谷对地震崩塌体块石拦截效果分析

在现场调查和统计的基础上,分析了青川县东河口地震型崩塌体200余块块石沿转折型沟谷的分布特征和各不同体积组块石的分布特征。提出块石拦截率概念,并据此从数量和体积2个角度定量分析了沟谷拐弯段对块石的拦截效果。分析认为:转折型沟谷在控制块石的运移方面具有积极作用; 相比小体积块石,沟谷拐弯段对大体积块石具有更好的拦截效果; 从数量上来看,沟谷内靠近崩塌堆积体后壁的拐弯拦截块石相对较少。本文的分析思路及方法为认识和研究转折型构筑物及其拐弯在控制崩塌体运移等方面提供参考,所得结论为人类防治崩塌灾害等方面提供借鉴。     

岩质边坡设计坡角和锚固方案的确定

本文运用赤平极射投影、块体理论和岩体力学的基本原理, 试探求一种可供边坡工程设计采用的确定人工岩质边坡最大安全设计坡角和锚固方案的简易方法。     

Analyses of dynamic characteristics and structure optimization of tunnel boring machine cutter system with multi-joint surface

There will be structural failure in the cutter system with different degrees due to the vibration of cutters. Moreover, in the extreme environment, the dynamics behavior of the cutter system is hard to predict, and it is difficult to realize the anti-vibration design of cutters. Therefore, it is of great theoretical value and engineering significance to analyze the dynamics characteristics of tunnel boring machine (TBM) cutter system, optimize cutter structure, and improve the anti-vibration capability. In this paper, the typical TBM cutter systems are studied, based on the lumped mass method, a multi-degree of freedom coupling dynamics model of the TBM cutter system with multi-joint surface is established. Then, the model is verified by the cutter mount vibration experiment, and it is proved that the joint surfaces have a great influence on the vibration performance of cutter system. Finally, the vibration responses and loading transfer law of the cutter are analyzed, and a cutter structural optimization scheme is proposed. The optimization results show that the vibration and loading fluctuation of the upper and lower wedge block cutter mount are relatively smaller, and the cross section of upper wedge block is an isosceles trapezoid after optimization. The vertical vibration displacement of the cutter mount and the wedge block are reduced by \(\sim \)67 % and 53 %, respectively. The vibration damage of cutter system is greatly reduced. The research of this paper may provide a theoretical guidance for the structure design of the cutters.     

一种测量TBM滚刀受力的实验方法研究

为探索测量TBM掘进机滚刀受力特性的方法,本文提出了一种能够测试滚刀三向受力的方案。选择滚刀装配体上的垫块作为弹性体,以粘贴应变片的方式实现测量。利用数值计算方法找出垫块底端面和侧端面对所测力敏感而对作用力位置变化不敏感的区域作为贴片位置,分析了锁紧楔块对测试结果的影响。对滚刀装配体在不同工况下的受力情况进行了数值分析和实验测试。结果显示,若根据数值计算选定的位置贴片,垫块底端面和侧端面桥路应变总值的实验和数值结果相对误差介于1.06%和5.62%之间。滚刀强烈振动或更换刀具后可能使中心轴与垫块之间受力位置发生变化,结果确定其影响不超过2.75%。该方案不仅可以测出三个力的信号,还可用于分析滚刀振动状态,特别是滚刀发生偏磨后,刀刃与岩石之间强烈摩擦,振动状态与未偏磨时必然不同,因此还可通过分析由该方法测得的动态信号来识别偏磨。     

滚石与滚石灾害

长期以来 ,滚石灾害是一种很少受到重视的地质灾害。本文从滚石的概念出发 ,对滚石的内涵、外延及特征进行了较为深入的论述。实际上 ,将各种动力地质现象涉及到的滚石问题提出来单独进行研究不仅有助于问题的简化 ,还有助于研究的深化。自然变异或人为扰动引发的滚石可能会给人类活动和社会造成一定的损失 ,而将滚石作为一类地质灾害并称之为滚石灾害是合理的 ,也是合适的。本文最后还给出了国际上滚石研究的主要方向与基本问题 ,为进一步研究提供参考     

边坡岩体结构的三维失稳形式及稳定性分析研究

由两组结构面控制的四面体块体是岩体中最基本的结构体, 其稳定性取决于块体所受荷载及结构面上的摩阻力。正确判定边界面上摩阻力分布是评价块体稳定性的关键。本文提出的块体稳定性分析适用于岩体所受荷载为三维非共点力系。在不同外力作用下块体可产生平动、转动、翘扭及倾倒等各种三维失稳组合形式, 从而得到更为合理的块体稳定性评价。