中国公路学报

作者：胡杰, 张延欢, 吴威涛, 刘洪亮, 贺鹏, 潘浩岚, 徐一帆

单位：1. 南京理工大学　安全科学与工程学院，江苏　南京　210094","2. 山东大学　岩土与地下工程研究院，山东　济南　250061","3. 南京理工大学　机械工程学院，江苏　南京　210094","4. 山东科技大学　土木工程与建筑学院，山东　青岛　266590

关键词：隧道工程,灾变演化,模拟试验,块体垮塌,声发射,自振频率

<p>隧道围岩垮塌灾害防控技术对隧道安全建设具有重要意义，监测预警技术是隧道灾害主动防控的重要手段。针对传统位移、应力等监测指标对隧道围岩突发块体灾害难以有效响应的难题，从块体垮塌灾变机制出发，分析灾变过程的声发射和自振频率演化规律。首先基于理论推导，从简化二维应力状态的角度对块体失稳过程进行简化分析，建立了隧道围岩块体振动模型，分析了不同失稳模式下规则方形块体自振频率与应力、接触面积、摩擦力等要素的对应关系。同时基于自研的新型块体垮塌过程模拟试验系统，设计开展了室内块体失稳大尺度物理模拟试验，研究了应力状态、接触面积等因素对块体失稳过程自振频率的影响，进一步研究了块体失稳过程滑移面摩擦声发射信号的演化规律。研究成果表明：滑动型块体自振频率随着侧压力的增加而增大，当侧压力由0.1 MPa增加至0.5 MPa和1 MPa时，自振频率分别增加了16.18 Hz和25.79 Hz。接触面积减小，自振频率随之减小，块体自振频率可以有效反映滑动面对关键块体的约束作用；岩块滑动过程声发射主频分布带宽相对较小，但集中分布的频段较多，绝大部分声发射信号集中于0、20、40、50、150 kHz频带附近，与侧压力大小无关。该研究成果可为隧道围岩块体垮塌灾害的“声-振”联合监测预警方法提供必要的理论支撑。</p>

来源：2024年第8期

《中国公路学报》期刊编辑部

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