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摘要
岩体是由软弱结构层分割的各种尺度的岩块相互嵌套形成，具有复杂的层次结构，对岩体动力变形及应力波传播具有显著影响。针对具有复杂层次结构的块系岩体，本文基于Cosserat理论建立摆型波与旋转波的动力模型，确定层次结构对动力变形的影响。进一步，针对摆型波的低频、低速特征，基于Bloch定理确定并求解不同层次结构中波的频散方程，研究波的频散关系及速度特征。最后，基于固体能带理论揭示摆型波低频特性的力学机制，并基于研究结果讨论摆型波及旋转波诱发冲击地压的可能性。研究表明：忽略岩体高阶层次结构将低估岩体的位移及其整体变形，计算结果偏于不安全。长波扰动作用下，高阶层次结构中第一模态摆型波(对应声学支)频散现象不显著，其传播速度降低，岩体内部高阶层次结构阻碍波的传播；其它波(对应光学支)频散现象极其显著，几乎不能独立存在并传播；低频摆型波为波的主要形式，比高阶模态波及传统的P波、S波衰减速度更慢、传播距离更远。
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