低幅值应力波在岩石三维节理面的折反射规律理论研究

作     者：刘传正 张建经 崔鹏 LIU Chuanzheng1,2 ZHANG Jianjing3 , CUI Peng1

作者机构：中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国科学院大学工程科学学院北京100049 西南交通大学土木工程学院成都610031 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2018年第37卷第15期

页      面：68-77页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金国际合作重点项目(41520104002) 中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDY-SSW-DQC006) 中国科学院国际合作局对外合作重点项目(131551KYSB20160002) 

主　　题：应力波 三维粗糙节理 DDM 

摘      要：岩土动力问题中,岩石节理对应力波的传播与能量的传递极大的影响,进而对岩土工程的动力响应特性造成影响。在以往应力波在非连续面传播规律的研究中,较少能够从理论上研究三维节理的复杂表面形态所导致的复杂力学性质对应力波传播规律的影响。为此,基于细观接触理论分析了岩石三维节理的应力-变形本构方程一般形式,分析了平面谐波与三维节理面上的变形与应力之间的变化规律,并基于DDM方法给出P波、SV波与SH波在三维节理面上折反射解析解。在模型研究和理论求解基础上通过参数分析研究了应力波的入射角、节理的交叉耦合变形刚度系数对折反射应力波的影响规律。研究发现,对于三维岩石节理,当本构方程中刚度系数矩阵中的交叉耦合刚度系数非零时,三种简谐波(P、SV、SH波)之间皆可已相互转化,且增大三维节理的交叉耦合刚度系数能够显著的增大转换波的幅值系数,使得同型波反射系数增大,同型波透射系数减小。