2023岩体内应力波传播特性测试规程

岩体内应力波传播特性测试规程II目 次前言 II1围 12范引文件 13语定义 14本定 15样集试制备 16备软件 27力测量 38力传参分析 49告制 5附录A（范）试数据表 6附录B（料）数图像关法本算理 7附录C（料）岩内应波播验例 8PAGEPAGE4岩体内应力波传播特性测试规程范围本文件适用于岩体内应力波传播特性（波速、幅值衰减率、频谱、衰减系数和波数）的测试。（GB50021岩土工程勘察规范GB/T50266工程岩体试验方法标准TheISRMSuggestedMethodsforRockCharacterization,TestingandMonitoring:2007-2014下列术语和定义适用于本文件。数字图像相关方法digitalimagecorrelationmethod（DIC）一种通过对比试件变形前后的数字图像获取试件变形信息的方法。散斑speckle人工处理或天然形成的一系列随机分布在试件表面的斑点或纹理。关注区域regionofinterest（ROI）图像中需要进行位移和速度分析的区域。子集subset关注区域中部分像素组成的集合。应力波stresswave外荷载引发的应力扰动在介质中的传播。A测量流程应包括岩样采集与试件制备、加载与非接触速度场测量、数据处理与分析。3GB50021GB/T50266采集后的岩样应完整且无明显裂纹,应符合TheISRMSuggestedMethodsforRockCharacterizationTestingandMonitoring:2007-2014A.1100.1倍，试件长度应大于试件直径的10倍。0.3mm。0.05mm0.25°5.3.3动态加载设备应满足以下要求：105帧/s；50GB；1000Mbps；一般规定准备工作3550%±5%；冲击加载20速度场确定315×151/31/2一般规定10波速(1 𝐶=𝑙/(𝑡2−𝑡1)········································································(1)式中：C——岩体内应力波波速，单位为米每秒(m/s)；l——速度脉冲传播距离，单位为米(m)；t1——第一速度脉冲到达自由端的时刻，单位为秒(s)；t2——第二速度脉冲到达自由端的时刻，单位为秒(s)。应力波频谱岩体内应力波的频谱可通过速度脉冲确定，可按式(2)计算：−∞ 𝑓(𝜔)=∫+∞𝑣(𝑡)𝑒−𝑖𝜔𝑡𝑑𝑡································································(2)−∞式中：f——应力波频谱；ω——角频率，单位为秒的倒数(s-1)；v(t)——速度脉冲，单位为米每秒(m/s)；i——虚数；t——时间，单位为秒(s)。应力波幅值衰减率岩体内应力波的幅值衰减率可通过速度脉冲的幅值确定，可按式(3)计算： 𝐴=𝑚𝑎𝑥|𝑣1(𝑡)|−𝑚𝑎𝑥|𝑣2(𝑡)|·································································(3)𝑚𝑎𝑥|𝑣1(𝑡)|式中：A——应力波幅值衰减率；max|v1(t)|——第一速度脉冲幅值，单位为米每秒(m/s)；max|v2(t)|——第二速度脉冲幅值，单位为米每秒(m/s)。当采用岩体内速度脉冲计算应力波衰减系数时，可按式(4)计算：式中：

1𝛼=−𝑅𝑒[𝑙

𝑙𝑛𝐹|𝑣2(𝑡)|(|()|𝐹𝑣1𝑡(|()|

)]·································································(4)α——应力波衰减系数，单位为米的倒数(m-1)；Re——复数的实部；v1(t)——第一速度脉冲,单位为米每秒(m/s)；v2(t)——第二速度脉冲,单位为米每秒(m/s)；F——离散傅里叶变换。当采用岩体内速度脉冲计算应力波波数时，可按式(5)计算：式中：

1𝑘=−𝐼𝑚[𝑙

𝑙𝑛𝐹|𝑣2(𝑡)|(|()|𝐹𝑣1𝑡(|()|

)]·································································(5)k——应力波波数,单位为米的倒数(m-1)；Im——复数的虚部。C，A.2岩体内应力波传播特性测试报告应包含但不限于下列内容：附录A（规范性）试验数据表岩样采集记录表见表A.1，岩体内应力波传播特性记录表见表A.2。表A.1岩样采集记录表采集人：时间：年月日编号采集地点采样深度岩样类型备注表A.2岩体内应力波传播特性记录表试件编号试件尺寸应力波参数光学测量与计算参数（cm（cm应力波幅值（cm/s）应力波频率（Hz）相机帧率帧/s）单像素尺寸（cm/像素子集尺寸（像素）计算步长（像素）应力波波形应力波传播参数波速幅值衰减率应力波频谱应力波衰减系数应力波波数附录B（资料性）数字图像相关方法基本计算原理B.1B.2 (a)(b)注：(𝑥0,𝑦0)为参考子集中心O点位置；(𝑥′,𝑦′)为变形子集中心O’点位置；u,v分别为参考子集中心O点位置在x0 0和y方向的位移；∆x,∆y分别为点P到参考子集中心点O点x和y方向的距离。图B.1变形前后参考子集和变形子集示意图图B.2图像内待计算点和待计算子集分布示意图

附录C（资料性）岩体内应力波传播试验案例4.50cmC.1图C.1花岗岩试件图C.20图C.2动态加载装置24256×128105帧/s5.16mm×2.56mm0.02mm/DIC图C.3展示了在应力波作用下花岗岩试件自由端位移与时间的关系。当时间为0.20ms时，应力波第一次到达花岗岩试件自由端，应力波作用下花岗岩试件自由端的位移从0增加至0.082mm。当时间为0.82ms时，应力波第二次到达花岗岩试件自由端，应力波作用下花岗岩试件自由端的位移从0.082mm增加至0.162mm。图C.3位移时程曲线图C.4v2(tPAGEPAGE10岩杆