一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法技术

一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法，包括：将制备好的圆柱形岩石试样放置于霍普金森杆入射杆与透射杆之间，利用应变片记录入射波信号（6）和透射波应变信号（7）；对测得的透射波信号进行频谱分析，得出透射波频谱；由动应力‑应变关系及应变波传播的波动方程，近似得出试样一阶应变及二次谐波应变表达式；计算平均入射波应变幅值和透射波应变幅值比值，结合一阶应变，求解试样衰减系数；计算平均透射波谐波应变幅值与入射应变幅值平方的比值，结合二次谐波，求解试样非线性系数。本发明专利技术通过该方法实现颗粒材料的衰减系数及非线性系数的联合测定及计算。

A METHOD FOR DETERMINING AND CALCULATING ROCK ATTENUATION COEFFICIENT AND NONLINEAR COEFFICIENT

A method for measuring and calculating the attenuation coefficient and the non-linear coefficient of rock includes: placing the prepared cylindrical rock sample between the incident rod and the transmission rod of Hopkinson rod, recording the incident wave signal (6) and the transmission wave strain signal (7) by strain gauge, analyzing the spectrum of the measured transmission wave signal, and obtaining the transmission wave spectrum from the dynamic stress-strain relationship and the transmission wave. The wave equation of strain wave propagation approximates the expression of first-order strain and second-harmonic strain of the sample; calculates the ratio of average incident wave strain amplitude to transmitted wave strain amplitude, and combines the first-order strain to calculate the attenuation coefficient of the sample; calculates the ratio of average transmitted wave harmonic strain amplitude to the square of incident strain amplitude, and combines the second harmonic to solve the non-linear coefficient of the sample. The method realizes the joint determination and calculation of attenuation coefficient and non-linear coefficient of granular material.

【技术实现步骤摘要】
一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法
本专利技术涉及一种本专利技术涉及一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法，属于土木工程

技术介绍
岩石和土体等土木工程中常见的地质材料具有特殊的颗粒结构，从而导致其具有非常明显的动力非线性特性。同时，颗粒间的孔隙及材料中存在缺陷(如裂缝、空洞等)对波携带的能量具有吸收效应，从而使波幅随着传播距离的增加而减小，在工程中通常用波的衰减来表述。目前，对于颗粒材料对波的衰减及应力波作用下颗粒材料表现出的非线性特性已有定性的认识，但如何通过试验结合计算确定颗粒材料的衰减系数及非线性系数仍是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了解决颗粒材料的衰减系数及非线性系数的如何确定问题，本专利技术提出一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法。本专利技术实现的技术方案如下，一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法，包括以下步骤：步骤1：制备圆柱形岩石试样，将岩石试样放置于霍普金森杆入射杆与透射杆之间，由发射腔产生的高应变波气压推动弹头作用于入射杆，产生的高应变波经入射杆传播至岩石试件，最终传入透射杆。所述圆柱形岩石试样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备圆柱形岩石试样，将岩石试样放置于霍普金森杆的入射杆与透射杆之间，由高压发射腔产生的高应变波气压推动弹头作用于入射杆，高应变波经入射杆传播至岩石试件，最终传入透射杆，利用应变片记录入射波和透射波应变信号；(2)采用快速傅里叶变换对步骤(1)测得的透射波信号进行频谱分析，得出透射波频谱；(3)根据非线性弹性理论，由动应力‑应变关系及应变波传播的波动方程，采用摄动法，近似得出试样一阶应变及二次谐波应变表达式：εd1(a,t)＝Re(ε0e‑αaejka‑jωt)

【技术特征摘要】
1.一种测定及计算岩石衰减系数及非线性系数的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备圆柱形岩石试样，将岩石试样放置于霍普金森杆的入射杆与透射杆之间，由高压发射腔产生的高应变波气压推动弹头作用于入射杆，高应变波经入射杆传播至岩石试件，最终传入透射杆，利用应变片记录入射波和透射波应变信号；(2)采用快速傅里叶变换对步骤(1)测得的透射波信号进行频谱分析，得出透射波频谱；(3)根据非线性弹性理论，由动应力-应变关系及应变波传播的波动方程，采用摄动法，近似得出试样一阶应变及二次谐波应变表达式：εd1(a,t)＝Re(ε0e-αaejka-jωt)式中：k＝ω/Cs为冲击波波数；ω＝2πf为角频率；f为基频，可由透射波频谱分析直接得出；Cs为岩石试样中波速，由压电声速装置直接测出或由采集的入射信号和透射信号的时间差算得；α为岩石试样衰减系数；β为试样非线性系数；a为冲击在试样中的传播距离，0≤a≤L，L为试样长度，a＝0表示试样最左端，a＝L表示试件最右端；ε0为试件最左端应变值，ε0＝εinT1，εin为入射波应变幅值，可由入射杆应变片直接测出；为入射杆-试样间界面透射系数；为试样对波的阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：童立红，丁海滨，于洋，徐长节，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36