岩石动力学基础第一节.ppt

《岩石动力学基础第一节.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章岩石动力学基础岩体的动力学性质是岩体在动荷载(冲击荷载,爆破,地震等)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。区别岩体静力学和动力学问题的依据是岩体应变率大小。根据应变率的大小可把岩体的变形分为五个等级。惯性力不可忽略的状态属于岩体动力学研究范畴，低应变率的静态为岩体静力学研究范畴，而极低应变率的蠕变状态则是岩体流变力学研究的内容。因此，区别岩体静力学和动力学只是在于岩体应变率的大小，静力学的研究对象并非处于静止状态，只是处于低应变率状态，确切地讲是处于准静态。第一节岩石的波动特性岩体受到振动、冲击或爆破应力波塑性波和冲击波弹性波面波体波纵波(P波

2、)横波(S波)瑞利波(R波)勒夫波(Q波)压缩波剪切波定义：所谓波，就是某种扰动或某种运动参数或状态参数（例如应力、变形、震动、温度、电磁场强度等）的变化在介质中的传播。应力波就是应力在固体介质中的传播。分类：(4类）弹性波:在应力应变关系服从虎克定律的介质中传播的波。一、固体中应力波的种类粘弹性波:在非线性弹性体中传播的波，这种波，除弹性变形产生的弹性应力外，还产生又摩擦应力或粘滞应力。塑性波:应力超过弹性极限的波。冲击波如果固体介质的变形性质能使大扰动的传播速度远比小扰动的传播速度大，在介质中就会形成波头陡峭的、以超声速传播的冲击波,导致介质的压强、温度、密度等物理性质的跳跃式改变。通

3、常指核爆炸时，爆炸中心压力急剧升高，使周围空气猛烈震荡而形成的波动。冲击波具有很大的破坏力，是核爆炸重要的杀伤破坏因素之一。岩石在受到扰动时在岩体中主要传播的是弹性波，塑性波和冲击波只有在振源才可以看到。2.在固体中可传播的弹性波可分为两类（1）体波：由岩体内部传播的波(2类）（a）纵波（又称：压力波、初至波、Primary波）质点振动的方向和传播方向一致的波它产生压缩或拉伸变形。（b）横波（又称拉力波、次到波、Second波)质点振动方向和传播方向垂直的波产生剪切变形。（2）面波：仅在岩石表面传播。质点运动的轨迹为一椭圆，其长轴垂直于表面，这样的面波又称为瑞利波。面波速度小于体波，但传播

4、距离大。3振动物体在一定位置附近作来回往复的周期性运动，称机械振动。广义振动：任一物理量在某一数值附近作周期性变化时，称该物理量在作振动。（如交流电的电流、电压等）3.1简谐振动(谐振动)物体振动时，如果离开平衡位置的位移x(或角位移)随时间t的变化可表示为余弦或者正弦函数，则该振动称简谐振动，简称简谐振动。3.1.1弹簧振子的振动弹簧振子：弹簧—物体系统。振动物体所受合外力为零的位置。物体在平衡位置的两侧，在弹性恢复力及惯性两个因素互相制约下，不断做往复运动。平衡位置：由胡克定律及牛顿第二定律:谐振动运动方程谐振动微分方程其通解为：3.1.2.弹簧振子的振动方程一个运动物体，它的加速度

5、a与它离开平衡位置的距离x恒成正比,而方向相反，那么此物体一定作简谐振动。物体离开平衡位置后，总是受到一个方向恒指向平衡位置，大小与物体离开平衡位置的距离x成正比的力的作用，则此物体一定作简谐振动。----线性恢复力运动学特征动力学特征简谐振动特点：(1)等幅振动；(2)周期振动。3.1.3描述简谐振动的特征量简谐振动通常用周期、振幅、相位三个特征量来描述.周期T：物体完成一次全振动所需的时间。频率：物体在单位时间内完成振动的次数。(2)振幅A决定振动物体的运动状态。谐振动物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。当t+=0(3)相位t+当t+=/20Ax0Ax①(t+)是t

6、时刻的相位。②是t=0时刻的相位，称初相。③(或、T)、A和三个特征量确定，则谐振动方程就被唯一确定。其中(或、T)由系统本身的性质决定，A和由初始条件决定。t=00481620············12·················t=T/4·····················t=T/2······························t=T···························t=3T/4··················波动(1)质元并未“随波逐流”,波的传播不是介质质元的传播。(2)“上游”的质元依次带动“下游”的质元振动。(3

7、)某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现---波是振动状态的传播。(4)同相点----质元的振动状态相同。沿波的传播方向,各质元的相位依次落后。3.波是相位的传播。abxxv图中b点比a点的相位落后。波形曲线(波形图)oxvty不同时刻对应有不同的波形曲线波形曲线能反映横波、纵波的位移情况波的周期T--波传过一个波长所需要的时间，或一个完整的波通过波线上某一点所需要的时间叫做波的周期T。波长、周期、波速