·144· 工程科学学报，第39卷，第1期 重复性和客观性 21.5 10.9 (2)试验中始终保持下滑力不变，可模拟累积损 21.0 0.8 伤下危岩因黏结力逐渐丧失后在重力作用下发生崩塌 20.5 0.7 的全过程 20.0 0.6 Y 0.5 (3)远程非接触的测量方法和单指标因素变化的 试验设计，可实现固有振动频率指标与黏结力指标的 0.3 0.2 动态关系分析. 17.5 0.1 试验方案如图4所示.通过DV对目标块体的实 17.0 0 200 400 *608010001200 时测量，可得到岩块体由稳定到破坏全过程的振动特 时间/s 征参数变化情况.图5为某时刻块体的振动历史曲线 图6固有振动频率与位移曲线 以及去噪后傅里叶变换得到的振动速度谱. Fig.6 Curves of natural vibration frequency and displacement 岩块体 极限平衡理论，可得到块体的实时安全系数.由图7 LDV 可知，安全系数从初始时期的1.17逐渐降低临界破坏 时刻的1.04，并随着结构面黏结强度的进一步丧失， 黏结层 很快发生破坏.试验结果显示：基于固有振动频率可 实现对黏结力参量的定量识别，从而得出与试验结果 基本相符的安全系数 图4模型试验原理 表1试验结果 Fig.4 Schematic view of the model experiment Table 1 Experimental results 测量时间/s 频率/Hz 黏结力/kPa 安全系数 20 21.00 0.28 1.17 0.05r 120 20.51 0.27 1.15 320 19.04 0.23 1.09 520 18.55 0.22 1.07 620 18.07 0.21 1.05 -0.05 0.5 1.0 1.5 650 18.55 0.22 1.07 时间/s 800 17.58 0.20 1.04 1100 17.58 0.20 1.04 ■X:20.51 2 :0.002515 0.31r 11.20 +黏结力 wwwwhwh-ywhacolyww-haN 0.29A +计算安全系数 1.15 0102030405060708090100 0.27 频率Hz 1.10藏 0.25 图5振动历史曲线(a)与其振动速度谱(b) Fig.5 Vibration history (a)and its velocity spectrum (b)of the vi- bration 0.21 1.00 0.19 3.2试验结果 200 400600 8001000 时间s 块体自计时算起，经历1110s后发生破坏.设备 图7黏结力与计算安全系数历时曲线 分别于不同时刻测得固有振动频率，如图6所示.块 Fig.7 Curves of cohesion and safety factor 体在累积损伤作用下，黏结力不断下降，固有振动频率 也呈现较明显的下降趋势，由起始的21Hz逐渐下降 4讨论 到1100s的最低值17.58Hz,并最终在1110s后发生 破坏 4.1固有振动频率监测的技术优势 试验结果如表1所示.基于理论模型对黏结力强 基于结构动力学理论，力学参数的变化必然会引 度进行折减，黏结力由初始时期的0.28kPa,下降到临 起岩块体振动特征参数指标的变化.本研究通过累积 界破坏时刻的0.20kPa:已知滑块为0.3kg,坡体坡度 损伤下岩块体强稳定一弱稳定一破坏全过程固有振动 为30°，初始黏结力为0.28kPa,内摩擦角为23°，基于 频率-应变试验，应用多普勒远程激光测振技术，深入工程科学学报,第 39 卷,第 1 期 重复性和客观性. (2)试验中始终保持下滑力不变,可模拟累积损 伤下危岩因黏结力逐渐丧失后在重力作用下发生崩塌 的全过程. (3)远程非接触的测量方法和单指标因素变化的 试验设计,可实现固有振动频率指标与黏结力指标的 动态关系分析. 试验方案如图 4 所示. 通过 LDV 对目标块体的实 时测量,可得到岩块体由稳定到破坏全过程的振动特 征参数变化情况. 图 5 为某时刻块体的振动历史曲线 以及去噪后傅里叶变换得到的振动速度谱. 图 4 模型试验原理 Fig. 4 Schematic view of the model experiment 图 5 振动历史曲线(a)与其振动速度谱(b) Fig. 5 Vibration history (a) and its velocity spectrum (b) of the vi鄄 bration 3郾 2 试验结果 块体自计时算起,经历 1110 s 后发生破坏. 设备 分别于不同时刻测得固有振动频率,如图 6 所示. 块 体在累积损伤作用下,黏结力不断下降,固有振动频率 也呈现较明显的下降趋势,由起始的 21 Hz 逐渐下降 到 1100 s 的最低值 17郾 58 Hz,并最终在 1110 s 后发生 破坏. 试验结果如表 1 所示. 基于理论模型对黏结力强 度进行折减,黏结力由初始时期的 0郾 28 kPa,下降到临 界破坏时刻的 0郾 20 kPa;已知滑块为 0郾 3 kg,坡体坡度 为 30毅,初始黏结力为 0郾 28 kPa,内摩擦角为 23毅,基于 图 6 固有振动频率与位移曲线 Fig. 6 Curves of natural vibration frequency and displacement 极限平衡理论,可得到块体的实时安全系数. 由图 7 可知,安全系数从初始时期的 1郾 17 逐渐降低临界破坏 时刻的 1郾 04,并随着结构面黏结强度的进一步丧失, 很快发生破坏. 试验结果显示:基于固有振动频率可 实现对黏结力参量的定量识别,从而得出与试验结果 基本相符的安全系数. 表 1 试验结果 Table 1 Experimental results 测量时间/ s 频率/ Hz 黏结力/ kPa 安全系数 20 120 320 520 620 650 800 1100 21郾 00 20郾 51 19郾 04 18郾 55 18郾 07 18郾 55 17郾 58 17郾 58 0郾 28 0郾 27 0郾 23 0郾 22 0郾 21 0郾 22 0郾 20 0郾 20 1郾 17 1郾 15 1郾 09 1郾 07 1郾 05 1郾 07 1郾 04 1郾 04 图 7 黏结力与计算安全系数历时曲线 Fig. 7 Curves of cohesion and safety factor 4 讨论 4郾 1 固有振动频率监测的技术优势 基于结构动力学理论,力学参数的变化必然会引 起岩块体振动特征参数指标的变化. 本研究通过累积 损伤下岩块体强稳定—弱稳定—破坏全过程固有振动 频率鄄鄄应变试验,应用多普勒远程激光测振技术,深入 ·144·