危巖破壞概率統(tǒng)計論文

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一試驗結(jié)果分析

1激振信號自相關(guān)特性

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

(1)危巖破壞y方向激振信號的自相關(guān)系數(shù)幅值大于x方向激振信號的自相關(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#測點記錄的y方向激振信號的自相關(guān)系是x方向激振信號自相關(guān)系數(shù)的5．6倍。激振信號自相關(guān)系數(shù)越大，表明危巖破壞產(chǎn)生的激振信號對時間的依賴性越明顯。

(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自相關(guān)系數(shù)持續(xù)時間的影響也比較顯著，危巖塊之間界面的完整性較差時激振信號衰減所需時間越短，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自相關(guān)系數(shù)持續(xù)時間均在20ms左右，而位于第22#危巖塊的3#傳感器記錄的激振信號自相關(guān)系數(shù)約為15ms。

2激振信號統(tǒng)計特征

實驗條件下測試的危巖破壞激振信號為激振加速度，給出了1#、2#和3#測點x方向(水平方向)和y方向(豎直方向)激振信號的均值、有效值和標準偏差統(tǒng)計數(shù)據(jù)，

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

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

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

(4)每個測點y方向的標準差均大于同一測點x方向的標準差，測試點與激振源之間的距離及激振信號傳遞路徑中危巖體之間的完整性對激振信號標準差有一定影響，測試點與激振源之間的距離較小時，激振信號標準差反而較大，激振信號傳遞路徑中危巖體之間的完整性較差時，激振信號標準差反而偏小，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)出的動力學(xué)現(xiàn)象，可用激振加速度表征危巖破壞激振信號，劣化相鄰危巖塊的穩(wěn)定性態(tài)。基于墜落式危巖室內(nèi)模型試驗，本文對激振信號的概率統(tǒng)計特征進行了分析，得到如下主要結(jié)論:

(1)激振信號具有一定自相關(guān)性，用自相關(guān)系數(shù)表征。自相關(guān)系數(shù)越大，表明激振信號對時間的依賴性越明顯，且豎直方向激振信號的自相關(guān)系數(shù)大于水平方向激振信號的自相關(guān)系數(shù)，如3#測點記錄的激振信號豎直方向自相關(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，激振信號的均值、有效值和標準差數(shù)值越大，且豎直方向的量值大于水平方向的量值。

(3)實驗條件下激振信號的概率密度呈現(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荷載特征，概率密度水平方向的峰值強度大于豎直方向的峰值強度，如3#測點水平方向峰值強度是豎直方向峰值強度的1．6倍。

(4)危巖塊之間界面的完整性影響著激振信號的傳遞，完整性越好，越利于激振信號的傳遞。界面越完整，穿越界面后激振信號衰減所用時間越長，激振信號的統(tǒng)計特征值及概率密度峰值越大。進一步研究中，應(yīng)針對具體的墜落式危巖進行危巖破壞激振效應(yīng)相似模型試驗，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)