动静组合载荷作用下岩石失稳破坏的突变理论模型与试验研究

《动静组合载荷作用下岩石失稳破坏的突变理论模型与试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第24卷第5期岩石力学与工程学报Vol.24No.52005年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch，2005动静组合载荷作用下岩石失稳破坏的突变理论模型与试验研究左宇军，李夕兵，马春德，张义平，王卫华(中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410083)摘要：应用突变理论分析了受一维静载岩石系统的稳定性及变化规律，建立了一维静载岩石系统在动载作用下的非线性动力学模型，发现静载岩石系统自振频率变化规律，以及动载作用与一维静载岩石系统的响

2、应存在非线性关系，当动载力幅和频率达到一定值时，会引起一维动静组合加载岩石系统振幅的突跳，从而引起岩样子系统的失稳破坏，在一维静载岩石系统动载作用演化过程中，动载信号强度的大小起着决定性作用。上述理论分析与一维动静组合载荷岩石系统的失稳破坏试验结果是吻合的。关键词：岩石力学；一维静载岩石系统；动载荷；岩爆；突变中图分类号：TU452文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)05–0741–06CATASTROPHICMODELANDTESTINGSTUDYONFAILUREOFSTA

3、TICLOADINGROCKSYSTEMUNDERDYNAMICLOADINGZUOYu-jun，LIXi-bing，MAChun-de，ZHANGYi-ping，WANGWei-hua(SchoolofResourcesandSafetyEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Thestabilityanditschanginglawofuniaxialstaticloadingrocksystemare

4、analyzedbythecatastrophetheory.Therelationshipbetweendynamicloadingandtheresponseofuniaxialstaticloadingrocksystemisnonlinearandchanginglawofself-vibrationfrequencyofthesystemisfoundouttobeadherenttothenonlineardynamicsmodelofuniaxialstaticloadingroc

5、ksystem.Itisshownthatwhendynamicloadingfrequencyandamplitudereachcertainvalue，fiercejumpofamplitudeofuniaxialstaticloadingrocksystemunderdynamicloadingwilloccur，thenfailureofrockspecimensubsystemwillappear.Andtheintensityofdynamicsignalplaysadecisive

6、roleintheevolutionofuniaxialstaticloadingrocksystemunderdynamicloading.Thesetheoreticalanalyticalresultsareprovedbyexperimentonuniaxialstaticloadingrocksystemunderdynamicloading.Keywords：rockmechanics；uniaxialstaticloadingrocksystem；dynamicloading；ro

7、ckburst；catastrophe件。为了研究岩爆的发生机理，在实验室常采用单1引言轴加载脆性岩石的方法近似模拟岩爆的发生，从而[1～5]掌握岩石发生岩爆的规律。根据文[6]，从致因岩爆是采矿过程中发生的最严重的自然灾害之来看，岩爆可大致分为两类，一类是由于内部因素一。在深部开采中，脆性岩石满足一定高的应力积的作用，岩体内应力达到一定值，满足一定范围的累和一定范围内的能量积聚是岩爆发生的先决条能量积聚时发生的岩爆；另一类是岩体内应力值虽收稿日期：2003–07–05；修回日期：2004–01

8、–09基金项目：国家自然科学基金资助项目(10472134)；国家自然科学基金重大项目(50490272，50490274)作者简介：左宇军(1965–)，男，博士，1987年毕业于东北工学院采矿工程专业，现为高级工程师，主要从事岩石力学、爆破方面的研究工作。E-mail：zyj_great@163.com。•742•岩石力学与工程学报2005年然不高，但由于外部因素的作用，如爆破扰动等，u′−u′/u1V=∫λu′e0du′+k(a−u′)2(2)导致内、外应力叠加造成的岩爆，从应力特点看，0