（通訊員 呂國(guó)鵬 周傳波）近日，我校工程學(xué)院周傳波教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際巖土工程領(lǐng)域TOP期刊Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering（《巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)報(bào)》）上發(fā)表了題為“Propagation characteristics of stress waves induced by underground blasting under the influence of rock-soil interfaces”的研究論文，揭示了爆破應(yīng)力波入射巖-土界面的動(dòng)力作用機(jī)制。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）為論文第一單位，學(xué)校博士研究生蒙賢忠為第一作者，周傳波教授為通訊作者。
巖-土界面是最常見(jiàn)的地質(zhì)界面，由于土體與巖體物理力學(xué)性質(zhì)差別較大，地下爆破引起的應(yīng)力波穿過(guò)巖-土界面時(shí)會(huì)發(fā)生劇烈的偏振，使得巖體與土體中爆破應(yīng)力波衰減規(guī)律產(chǎn)生較大差異。巖-土界面兩側(cè)差異動(dòng)力特性會(huì)對(duì)地下爆破工程施工產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)既有地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。然而，巖-土界面對(duì)爆破應(yīng)力波的影響特征尚不明確，嚴(yán)重制約地下工程與結(jié)構(gòu)安全。
圖1 地下爆破應(yīng)力波穿越巖-土界面示意圖
針對(duì)上述問(wèn)題，周傳波教授團(tuán)隊(duì)首次構(gòu)建了巖-土界面爆破振動(dòng)效應(yīng)研究理論框架，提出了一種考慮介質(zhì)阻尼與應(yīng)力波幾何擴(kuò)散效應(yīng)的爆破振動(dòng)場(chǎng)正演算法。研究發(fā)現(xiàn)，爆破應(yīng)力波在穿過(guò)巖-土界面后存在色散特性，是導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)峰值振速（PPV）呈現(xiàn)離散分布的根本原因。同時(shí)，巖-土界面能夠誘發(fā)多波耦合效應(yīng)，劇烈的爆破應(yīng)力波透反射過(guò)程引起界面兩側(cè)存在PPV增強(qiáng)區(qū)與削弱區(qū)，其中PPV增強(qiáng)區(qū)與爆心距呈負(fù)相關(guān)，與爆破荷載衰減系數(shù)、爆源埋深呈正相關(guān)，PPV削弱區(qū)則在豎直方向形成分層特征。此外，巖-土界面PPV衰減率沿遠(yuǎn)離界面方向逐漸增大，在距離界面0.1m位置存在明顯的振動(dòng)放大效應(yīng)，這種效應(yīng)受巖土體性質(zhì)與爆源特性調(diào)控，要求地下爆破工程施工與巖-土界面保持足夠的安全距離。
圖2 地下爆破應(yīng)力波穿越巖-土界面波場(chǎng)快照
圖3 巖-土界面爆破振動(dòng)效應(yīng) (a) 多波耦合作用分布特征 (b) 放大效應(yīng)分布特征
研究結(jié)果為含復(fù)雜界面場(chǎng)地爆破振動(dòng)效應(yīng)理論研究提供了新手段，為地下爆破工程與地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，對(duì)控制巖-土場(chǎng)地爆破振動(dòng)效應(yīng)、保障巖-土場(chǎng)地穩(wěn)定性具有重要意義。
上述研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 41972286、42102329）的資助。
論文信息：
標(biāo)題：Propagation characteristics of stress waves induced by underground blasting under the influence of rock-soil interfaces.
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2025.01.023
鄂公網(wǎng)安備 42011102004169號(hào)
