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不同稳固状态下坠落式危岩振动特性研究

不同稳固状态下坠落式危岩振动特性研究

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作者：姚国专贵州大学

学位级别：硕士

危岩崩塌是一个严重的全球性山地灾害问题,随着近年来极端气候频发,危岩灾害影响增大,铁路、公路和水利工程等国计民生的行业对区域内危岩的检测、评估及预警提出了新要求。然而,目前在危岩崩塌稳态检测评估方法中各种方法都存在自身弊... 详细信息

危岩崩塌是一个严重的全球性山地灾害问题,随着近年来极端气候频发,危岩灾害影响增大,铁路、公路和水利工程等国计民生的行业对区域内危岩的检测、评估及预警提出了新要求。然而,目前在危岩崩塌稳态检测评估方法中各种方法都存在自身弊端,很难准确、高效地对危岩进行评价。因此,如何形成快速有效地检测和评估危岩新方法,成为当前亟待解决的问题。本文以中国铁道总公司铁道科学技术研究发展中心课题《基于非接触式的铁路危岩状态检测技术与装置研究(J2014G006)》和贵州省地质工程研究生创新基地课题《基于振动特性的危岩稳固状态研究(DZ2014001)》为依托,以岩体力学、结构动力学、现代测试技术等交叉学科体系为理论基础和方法,以坠落式危岩为研究对象,采用理论分析、数值模拟和室内外试验相结合的方式,开展了不同稳固状态下坠落式危岩振动特性研究。本文主要的研究内容及创新点如下:(1)调研国内外危岩状态评估方法和检测评估技术、了解危岩振动特性研究的现状、分析其不足之处。建立起能揭示坠落式危岩振动特性与稳固性内在关系的理论分析模型及其数学解析式,并与室内模拟试验对比分析。研究表明,危岩在激振作用下倾覆安全率与其卓越频率存在正相关关系,通过现有的几种野外危岩结构面经验值,给出了利用危岩卓越频率判断其危险度的关系曲线。(2)通过危岩稳固性与振动特性数值仿真分析,建立了危岩的有限元模型,并对其进行了受力模式、自振分析、激振分析,明确了不同稳固状态下危岩的振动特性;随之通过室内试验建立起危岩振动特性检测方法,明确了危岩稳固性的评价指标,并分析了危岩稳固程度对评价指标的影响规律:危岩与基岩的接触稳固性越差,危岩与基岩的振动差异越大,危岩的振动响应更明显且振动的衰减越慢,危岩的卓越频率和阻尼比减小,危岩与基岩的RMS加速度振幅比增大。(3)通过统计对比数值分析、室内试验和现场试验三种方法获取的不同稳固状态危岩卓越频率、阻尼比、RMS振幅比,获得了危岩振动特性与其稳固状态之间的对应关系,创立了基于振动特性的危岩稳固状态卓越频率-RMS振幅比组合评定法、阻尼比-RMS振幅比组合评定法,该方法是以危岩RMS振幅比为横坐标,卓越频率和阻尼比分别为纵坐标,在建立起二维平面坐标系中将危岩稳固状态划分为安全区域、较安全区域、危险区域、较危岩区域、崩落区域。

关键词：危岩振动特性稳固状态模型试验测振方法

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