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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。
三章 岩石动力学基础
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)
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。
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。
2
1
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、以超声波传播的冲击波。
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。
(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,但传播距离大。
波面上介质的质点具有相同的速度、加速度、位移、应力和变形。
最前方的波面称为波前、波头和波阵面。
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)
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。
1
弹簧振子的振动
2
弹簧振子:弹簧—物体系统。
5
平衡位置:
4
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。
3
振动物体所受合 外力为零的位置。