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危巖破壞激振效應試驗研究
(論文部分內容摘抄)
危巖破壞瞬間存在能量突然釋放問題，對相鄰危巖體產生明顯的激振作用，可采用激振加速度、峰值速度及激振位移表征。以墜落式危巖為例，進行危巖破壞激振效應模型試驗，獲得了 13 萬多個危巖破壞激振加速度測試數據?；谠囼灛F象，分析了危巖破壞機理進一步研究中應高度重視的兩個重要科學問題，即危巖破壞過程中主控結構面端部遵循”純拉狀態(tài)”→”弱剪強拉狀態(tài)”→”強剪弱拉狀態(tài)”→”純剪狀態(tài)”的演變規(guī)律，科學描述各階段的力學演繹過程，危巖穩(wěn)定性分析中應考慮危巖破壞激振效應，科學表征危巖破壞瞬間相鄰危巖體的瞬時穩(wěn)定性態(tài)。研究成果為進一步分析危巖破壞機制及致災效應具有一定參考借鑒作用。
三峽庫區(qū)的南川金佛山甄子巖、武隆雞尾山、合川三匯煤礦磨子巖、江津四面山紅巖山、重慶城區(qū)佛圖關、萬州城區(qū)太白巖、首立山、天生城、枇杷坪、華鎣山老巖、巫溪南門山以及四川省汶川地震區(qū)國道213 線等，大量危巖崩塌災害事件均表明，特大型與大型危巖破壞具有群發(fā)性，連鎖激振效應，探索危巖崩塌連鎖效應是揭示危巖群發(fā)性破壞的關鍵環(huán)節(jié)之一。
迄今，國外學者高度重視危巖破壞后的崩塌問題研究，為了適應山區(qū)公路、礦山及城鎮(zhèn)危巖崩塌減災防災迫切需求，本文通過模型試驗探索危巖塊崩落對相鄰危巖塊產生的激振效應，獲取急振荷載作用時間，在不同方向上急振波傳播的衰減差異。對于深入研究群發(fā)性危巖破壞機制具有積極意義。
試驗設備:
本試驗儀器設備為壓電式加速度傳感器、德國Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相機 、動態(tài)頻譜測試儀、計算機，試驗藥劑為靜態(tài)。本文采用在主控結構面貫通段內充填型靜態(tài)（在 20°～ 40°環(huán)境溫度范圍內，15min 內可達到比較大膨脹力），緩慢注入蒸餾水，靜態(tài)逐漸膨脹，產生膨脹力，導致主控結構面端部斷裂、擴展、延伸。
隨著主控結構面內靜態(tài)吸水膨脹，所產生的膨脹力使主控結構面貫通率逐漸增大，但主控結構面沿著偏離主控結構面軸線方向約 23°方向擴展，此時主控結構面貫通率增加到 78.2%。隨著主控結構面前列應力調整，裂紋擴展，其端部裂紋擴展方向逐漸趨與主控結構面軸線方向一致，其貫通率增加到 93.2%；當主控結構面貫通率達到 97.3%時，危巖體突發(fā)性破壞。危巖破壞過程中，危巖體后壁面傾角由直立逐漸轉為傾斜，在危巖體突發(fā)性破壞瞬間，其后壁面傾角在85°左右，完全脫離母巖時后壁面傾角約 58°。表明，墜落式危巖破壞過程中，主控結構面端部應力場極其復雜。
遵循 ”純拉狀態(tài)” → ”弱剪強拉狀態(tài)”→ ”強剪弱拉狀態(tài)” →”純剪狀態(tài)” 的演變規(guī)律。
試驗表明，主控結構面貫通率達到 97.3%時，危巖發(fā)生突發(fā)性破壞。從能量角度，主控結構面從貫通率 54.5%增大到 97.3%過程中，危巖均會緩慢釋放能量，而危巖突發(fā)性破壞瞬間釋放的能量會產生的激振作用。
三峽庫區(qū)武隆雞尾山特大型山體崩塌、重慶市南川金佛山風景名勝區(qū)內甄子巖危巖破壞實例均表明，陡崖或陡坡上危巖體分布，并具有成生關系，危巖破壞具有鏈式效應，導致危巖破壞通常具有群發(fā)性，出現鏈式效應的動力因素應該與危巖破壞激振效應有關。
在危巖穩(wěn)定性分析中考慮危巖破壞激振效應，可能是危巖鏈式崩塌的關鍵環(huán)節(jié)之一?？梢?，構建危巖破壞激振能量計算方法，科學揭示激振能量向周圍危巖體傳遞規(guī)律，量化不同部位可能出現的激振能量大小；提出激振能量與應力之間的轉換式，據此修正危巖穩(wěn)定系數計算方法，進而實現考慮激振效應的危巖穩(wěn)定性態(tài)科學判別。
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