本文關鍵詞：大孔徑小臺階松動爆破關鍵技術研究與應用

  更多相關文章： 保護層開挖 大孔徑小臺階松動爆破 孔底巖石破壞范圍 數(shù)值模擬 孔底空氣間隔裝藥

【摘要】：保護層由于靠近非爆破區(qū),且厚度小,一般采用淺孔爆破方法開挖,但是需要鉆孔的數(shù)量比較多,工作量大,不能保證工期的順利實現(xiàn)。采用大孔徑小臺階松動爆破方法來開挖保護層,由于炮孔孔徑大,單孔裝藥量較多,可以負擔的面積大,因此對于推進工期、加快工程進度有積極的作用。由于單孔裝藥量多,炸藥爆炸時對保留巖體會產生一定程度的損傷。如何解決大孔徑小臺階松動爆破對孔底巖體的損傷,是推廣應用大孔徑小臺階松動爆破技術的關鍵。在本文中,筆者依托山東某核電站基坑開挖項目,針對工程應用的實際需要,對大孔徑小臺階松動爆破的裝藥結構進行了研究和優(yōu)化,提出在保護層開挖中,將孔底空氣間隔裝藥結構運用到大孔徑小臺階松動爆破中,一方面能夠使得一次爆破開挖量加大,另一方面能夠起到保護保留巖體穩(wěn)定性的作用。本文主要通過理論分析、數(shù)值計算、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實驗對孔底空氣間隔裝藥結構的大孔徑小臺階松動爆破進行了研究,主要內容如下:(1)通過理論分析,闡明了孔底空氣間隔裝藥對周圍巖石的破壞機理;經由數(shù)值計算,得出了孔底巖石破壞范圍的計算方法,并計算了論文所設不同條件下的孔底巖石破壞范圍。(2)通過運用ANSYS/LS-DYNA動力有限元分析軟件進行數(shù)值模擬,對比了連續(xù)耦合裝藥和孔底空氣間隔裝藥時孔底巖石所受到的有效應力,證明了后者能夠在一定程度上保護孔底巖石穩(wěn)定性;按照理論計算中采用的大孔徑小臺階松動爆破參數(shù)及孔底空氣柱相關參數(shù)建立模型,模擬出來的孔底巖石損傷范圍與理論計算結果相差不大,表明了孔底巖石破壞范圍理論計算公式具有合理性。(3)在山東某核電站項目部,按照理論計算和數(shù)值模擬中采用的爆破參數(shù)進行現(xiàn)場實驗,實驗結果證明采用大孔徑小臺階松動爆破來開挖保護層巖體能夠加快工程進度,運用孔底空氣間隔不耦合裝藥能夠很好的保護建基面的穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：保護層開挖 大孔徑小臺階松動爆破 孔底巖石破壞范圍 數(shù)值模擬 孔底空氣間隔裝藥
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 選題背景及研究意義11-12
• 1.1.1 選題背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究目標與研究內容17-18
• 1.3.1 研究目標17
• 1.3.2 研究內容17-18
• 1.4 技術路線18-19
• 第二章 大孔徑小臺階松動爆破機理分析19-29
• 2.1 巖石破碎過程和特點19-20
• 2.1.1 粉碎圈的形成19
• 2.1.2 裂隙圈的形成19-20
• 2.1.3 彈性震動圈的形成20
• 2.1.4 巖石破碎過程的特點20
• 2.2 大孔徑小臺階松動爆破模型20-21
• 2.2.1 建立模型20-21
• 2.2.2 大孔徑小臺階松動爆破的特點21
• 2.3 裝藥結構的選擇21-23
• 2.3.1 耦合裝藥結構22
• 2.3.2 不耦合裝藥結構22-23
• 2.3.3 大孔徑小臺階松動爆破的裝藥結構23
• 2.4 孔底空氣間隔裝藥技術分析23-27
• 2.4.1 空氣柱的作用23-25
• 2.4.2 空氣柱長度對爆破效果的影響25-27
• 2.5 本章小結27-29
• 第三章 大孔徑小臺階松動爆破參數(shù)研究29-55
• 3.1 孔壁壓力計算29-37
• 3.1.1 耦合裝藥條件下孔壁初始峰壓29-32
• 3.1.2 徑向不耦合裝藥條件下孔壁上的準靜壓力32-33
• 3.1.3 孔底空氣間隔裝藥條件下孔壁上的準靜壓力33-37
• 3.2 孔底巖石破壞范圍計算37-51
• 3.2.1 耦合裝藥條件下孔底巖石破壞范圍37-39
• 3.2.2 孔底空氣間隔裝藥條件下孔底巖石破壞范圍39-51
• 3.3 孔底空氣間隔裝藥結構中空氣柱長度計算51-53
• 3.3.1 孔底不出現(xiàn)粉碎圈的條件51-52
• 3.3.2 孔底不出現(xiàn)裂隙圈的條件52-53
• 3.4 小結53-55
• 第四章 大孔徑小臺階松動爆破數(shù)值模擬55-69
• 4.1ANSYS/LSDYNA軟件簡介55-56
• 4.2 LS_DYNA模擬爆破算法的選取56
• 4.3 巖石的屈服條件56-58
• 4.4 孔底空氣間隔裝藥結構與連續(xù)耦合裝藥爆破數(shù)值模擬對比58-64
• 4.4.1 建立模型58
• 4.4.2 巖體模型及參數(shù)58-59
• 4.4.3 炸藥材料及狀態(tài)方程59-60
• 4.4.4 網(wǎng)格劃分及邊界處理60-61
• 4.4.5 數(shù)值模擬計算61
• 4.4.6 數(shù)值模擬結果61-64
• 4.5 孔底空氣間隔不耦合裝藥數(shù)值模擬64-68
• 4.5.1 建模及模型網(wǎng)格劃分65
• 4.5.2 數(shù)值模擬結果65-68
• 4.6 小結68-69
• 第五章 工程應用實例69-77
• 5.1 工程概況69-71
• 5.1.1 工程地質條件69
• 5.1.2 當前保護層開挖方法69-71
• 5.1.3 保護層開挖要求71
• 5.2 爆破實驗參數(shù)71-75
• 5.2.1 施工機械設備配備71-72
• 5.2.2 堵塞長度72
• 5.2.3 炮孔間距72-73
• 5.2.4 炮孔排距73
• 5.2.5 單位炸藥消耗量73
• 5.2.6 起爆點位置73-74
• 5.2.7 預留保護層爆破設計方案74
• 5.2.8 預留保護層爆破設計方案74-75
• 5.3 爆破實驗效果75-76
• 5.4 小結76-77
• 第六章 結論與展望77-79
• 6.1 結論77-78
• 6.2 不足與展望78-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 碩士研究生期間所取成果85

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本文編號：909047