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一試驗(yàn)結(jié)果分析

1激振信號(hào)自相關(guān)特性

為了探討危巖突發(fā)性破壞產(chǎn)生的激振信號(hào)在不同時(shí)刻的相互依賴關(guān)系，即激振波的周期性特征，可對激振信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)分析。可看出實(shí)驗(yàn)條件下危巖破壞激振信號(hào)自相關(guān)性具有如下特征:

(1)危巖破壞y方向激振信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)幅值大于x方向激振信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)，如與激振源第11#危巖塊相鄰的第12#危巖塊中部的1#測點(diǎn)量測的y方向自相關(guān)系數(shù)約為100，而y方向自相關(guān)系數(shù)為49，約為y方向的0．5倍，而位于第13#危巖塊的2#測點(diǎn)記錄的y方向激振信號(hào)的自相關(guān)系是x方向激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)的5．6倍。激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)越大，表明危巖破壞產(chǎn)生的激振信號(hào)對時(shí)間的依賴性越明顯。

(2)危巖塊之間界面的完整性對激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)頻率的影響是顯著的，界面越完整，激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)變化頻率越高，波形越密，如位于第12#危巖塊的1#傳感器和位于第13#危巖塊的2#傳感器記錄的激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)頻率明顯大于位于第22#危巖塊的3#傳感器記錄的激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)變化頻率。

(3)危巖塊之間界面的完整性對激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)持續(xù)時(shí)間的影響也比較顯著，危巖塊之間界面的完整性較差時(shí)激振信號(hào)衰減所需時(shí)間越短，如位于第12#危巖塊的1#傳感器和位于第13#危巖塊的2#傳感器記錄的激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)持續(xù)時(shí)間均在20ms左右，而位于第22#危巖塊的3#傳感器記錄的激振信號(hào)自相關(guān)系數(shù)約為15ms。

2激振信號(hào)統(tǒng)計(jì)特征

實(shí)驗(yàn)條件下測試的危巖破壞激振信號(hào)為激振加速度，給出了1#、2#和3#測點(diǎn)x方向(水平方向)和y方向(豎直方向)激振信號(hào)的均值、有效值和標(biāo)準(zhǔn)偏差統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，

(1)各測點(diǎn)x方向激振信號(hào)的均值、有效值及標(biāo)準(zhǔn)差均小于y方向的數(shù)值，表明危巖破壞瞬間產(chǎn)生的激振信號(hào)的強(qiáng)度在y方向表現(xiàn)得較為顯著，其中激振信號(hào)均值的負(fù)號(hào)表征激振作用的方向豎直向下。

(2)距離激振源越近，激振信號(hào)強(qiáng)度越大，如第12#危巖塊鄰近激振源，位于第12#危巖塊的1#測點(diǎn)的激振信號(hào)的有效值明顯大于位于第13#危巖塊中部的2#測點(diǎn)和位于第22#危巖塊中部的3#測點(diǎn)的激振信號(hào)的有效值。

(3)2#和3#測點(diǎn)與激振源第11#危巖塊之間的距離雖然相同，但是由于2#測點(diǎn)所在的第13#危巖塊與1#測點(diǎn)所處的第12#危巖塊之間的主控結(jié)構(gòu)面存在非貫通段，而3#測點(diǎn)所在的第22#危巖塊與1#測點(diǎn)所處的第12#危巖塊之間屬于較緊密結(jié)合的巖層界面，如2#測點(diǎn)y方向的有效值明顯大于3#測點(diǎn)y方向的有效值，表明激振信號(hào)強(qiáng)度穿過非貫通段時(shí)耗散量要小于穿過巖層界面時(shí)的耗散量，換言之，危巖塊之間的完整性越好，越利于激振信號(hào)的傳遞。

(4)每個(gè)測點(diǎn)y方向的標(biāo)準(zhǔn)差均大于同一測點(diǎn)x方向的標(biāo)準(zhǔn)差，測試點(diǎn)與激振源之間的距離及激振信號(hào)傳遞路徑中危巖體之間的完整性對激振信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差有一定影響，測試點(diǎn)與激振源之間的距離較小時(shí)，激振信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差反而較大，激振信號(hào)傳遞路徑中危巖體之間的完整性較差時(shí)，激振信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差反而偏小，這一現(xiàn)象似乎有悖常理，可能與危巖突發(fā)性破壞產(chǎn)生的噪聲有關(guān)，尚需要做進(jìn)一步分析論理。

二結(jié)論

激振效應(yīng)是危巖破壞瞬間釋放出的能量向四周傳播表現(xiàn)出的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，可用激振加速度表征危巖破壞激振信號(hào)，劣化相鄰危巖塊的穩(wěn)定性態(tài)?；趬嬄涫轿r室內(nèi)模型試驗(yàn)，本文對激振信號(hào)的概率統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了分析，得到如下主要結(jié)論:

(1)激振信號(hào)具有一定自相關(guān)性，用自相關(guān)系數(shù)表征。自相關(guān)系數(shù)越大，表明激振信號(hào)對時(shí)間的依賴性越明顯，且豎直方向激振信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)大于水平方向激振信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)，如3#測點(diǎn)記錄的激振信號(hào)豎直方向自相關(guān)系數(shù)是水平方向自相關(guān)系數(shù)的5．6倍。

(2)危巖破壞瞬間，距離激振源越近，激振信號(hào)的均值、有效值和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值越大，且豎直方向的量值大于水平方向的量值。

(3)實(shí)驗(yàn)條件下激振信號(hào)的概率密度呈現(xiàn)單峰型近似正態(tài)分布，表明危巖破壞所釋放的能量具有點(diǎn)荷載特征，概率密度水平方向的峰值強(qiáng)度大于豎直方向的峰值強(qiáng)度，如3#測點(diǎn)水平方向峰值強(qiáng)度是豎直方向峰值強(qiáng)度的1．6倍。

(4)危巖塊之間界面的完整性影響著激振信號(hào)的傳遞，完整性越好，越利于激振信號(hào)的傳遞。界面越完整，穿越界面后激振信號(hào)衰減所用時(shí)間越長，激振信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征值及概率密度峰值越大。進(jìn)一步研究中，應(yīng)針對具體的墜落式危巖進(jìn)行危巖破壞激振效應(yīng)相似模型試驗(yàn)，據(jù)此科學(xué)解譯危巖破壞激振效應(yīng)。

作者：陳洪凱楊銘唐紅梅王智胡丹張景昱單位：三峽大學(xué)重慶交通大學(xué)