断续节理岩体波传播试验装置的研制及其标定

摘要

为了解决现有试验设备难以激发并开展复杂节理岩体应力波传播规律研究的技术难题,基于摆锤撞击原理设计并研制了一种可用于实现断续节理应力波激发、传播和测试的试验装置.该装置主要由平面波发生器、支撑平台、软件控制系统和数据采集系统4部分构成.该试验装置具有可控、可调、可重复激发具有不同波长和幅值的应力波的优点.利用有限元数值软件模拟了平面应力波在岩石板上的传播,结果表明应力波波阵面沿板轴线对称分布,而波阵面幅值一致性范围随着传播距离逐渐下降.利用该试验装置分别在完整岩石板和断续节理岩石板上开展了试验研究,结果表明应力波在完整岩石板中同一横截面处的波形基本一致,且受边界效应影响,同一截面处应力波幅值由中心向两边逐渐增大.在断续节理岩体应力波传播试验中,应力波在通过节理后不再以平面波的形式传播,断续节理后方同一截面上应力波幅值表现出节理段后被削弱、岩桥段后被增强的特点.进一步的分析表明由断续节理引起的幅值差大于同范围内由边界效应引起的幅值差,从而验证了本试验装置可开展断续节理岩体波传播规律的研究,并为含复杂结构面岩体中应力波传播规律的研究提供了技术手段.