岩体的动力学性质.

岩体的动力学性质

岩体的动力学性质是岩体在动荷载作用下所表现出来的性质，包括岩体中弹性波的传播规律及岩体动力变形与强度性质。

一、岩体中弹性波的传播规律

1、弹性波在介质中的传播速度仅与介质密度ρ及其动力变形参数E

d ，μ

d

有关。因此可以通过测定岩

体中的弹性波速来确定岩体的动力变形参数。

2、影响弹性波在岩体中的传播速度的因素:

（1）岩性：不同岩性岩体中弹性波速度不同，岩体愈致密坚硬，波速愈大，反之，则愈小。

（2）结构面：沿结构面传播的速度大于垂直结构面传播的速度。

（3）应力：在压应力作用下，波速随应力增加而增加，波幅衰减少；反之，在拉应力作用下，则波速降低，衰减增大。

（4）含水量：随岩体中含水量的增加导致弹性波速增加。

（5）温度：岩体处于正温时，波速随温度增高而降低，处于负温时则相反。

二、岩体中弹性波速度的测定

可以采用地震法、声波法来测试弹性波速，下面就介绍常用的声波法。

声波法测试步骤：

（1）选择代表性测线，布置测点和安装声波仪，见下图。

（2）发生正弦脉冲，向岩体内发射声波。

声波法测弹性波原理图

1.发射换能器；

2.接收换能器；

3.放大器；

4.声波发射仪；

5.计时装置

（3）记录纵、横波在岩体中传播的时间。

（4）根据下面的公式计算波速。

三、岩体的动力变形与强度参数

1、动力变形参数

动力变形参数有：动弹性模量和动泊松比及动剪切模量。可通过声波测试确定。

优点：不扰动被测岩体的天然结构和应力状态；测定方法简便，省时省力；能在岩体中各个部位广泛进行。

计算公式：

岩体与岩块的动弹性模量都普遍大于静弹性模量。坚硬完整岩体E d/E me约为1.2～2.0 ，风化、裂隙发育的岩体和软弱岩体E d/E me约为1.5～10.0左右，大者可超过20.0。原因如下：

①静力法采用的最大应力大部分在1.0～10.0MPa，少数则更大，变形量常以mm计，而动力法的作用应力约为10-4MPa量级，引起的变形量很微小。因此静力法会测得较大的不可逆变形，而动力法则测不到这种变形。

②静力法持续的时间较长。

③静力法扰动了岩体的天然结构和应力状态。

2、动力强度参数

若应变率<10-4s-1静态加载、准静态加载应变率>10-4s-1，视为动态加载。

动态加载下岩石的强度比静态加载时的强度高。试验表明冲击荷载下岩石的动抗压强度约为静抗压强度的1.2～2.0倍。

原因：这实际上是一个时间效应问题，在加载速率缓慢时，岩石中的塑性变形得以充分发展，反映出强度较低；反之，在动态加载下，塑性变形来不及发展，则反映出较高的强度。特别是在爆破等冲击荷载作用下，岩体强度提高尤为明显。