高地應(yīng)力是深部巖體工程開挖施工最大的環(huán)境特點,鉆孔爆破是目前深部巖體工程開挖施工的主要手段,深部巖體爆破開挖是炸藥爆炸產(chǎn)生的動應(yīng)力與高地應(yīng)力共同作用的結(jié)果。地應(yīng)力的存在改變了巖石爆破開裂區(qū)（爆炸地震波產(chǎn)生區(qū)）的形態(tài),勢必會影響開裂區(qū)外爆炸地震波的輻射模式和傳播特性。因此,探明地應(yīng)力對巖石爆破開裂及爆炸地震波傳播的影響機理,是深部巖體工程爆破開挖爆破振動預(yù)測預(yù)報與安全控制的基礎(chǔ)。本文采用理論分析、數(shù)值計算以及現(xiàn)場試驗驗證相結(jié)合的方法,對高地應(yīng)力條件下巖石爆破開裂、爆炸地震波能量以及爆炸地震波傳播衰減規(guī)律等問題進行了研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）基于彈性動力學(xué)的基本理論,采用Laplace變換方法研究了爆炸荷載作用下炮孔周圍的應(yīng)力場以及爆炸應(yīng)力波與地應(yīng)力疊加的應(yīng)力場。由地應(yīng)力的存在,巖體徑向和環(huán)向受壓作用均被增強,而受拉作用均被削弱;地應(yīng)力主要對爆破中遠(yuǎn)區(qū)巖體受拉破壞起抑制作用,而對爆破近區(qū)巖體影響甚微。（2）采用SPH-FEM耦合數(shù)值模擬方法,研究了地應(yīng)力對巖石爆破開裂過程及爆破開裂區(qū)（爆炸地震波產(chǎn)生區(qū)）形態(tài)的影響。研究結(jié)果表明:地應(yīng)力對粉碎區(qū)的范圍、形態(tài)及裂紋擴展速度幾乎沒有影響... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１高地應(yīng)力場中單孔爆破幵挖圍巖應(yīng)力場分解??１０??

?第２章地應(yīng)力對巖石爆破開裂的影響機理???＾ｒｂ?＾ｒｂ??４?ｉＬ??％?＊＊—Ｈｊ—％?—？？卜：＋—ｏａｔ??▼?ｙ??＾ｒｂ?ａｒｂ??ＩＩＩ－拉剪應(yīng)力狀態(tài)?ＩＶ－拉剪應(yīng)力狀態(tài)??圖２－５爆破荷載作用下近區(qū)巖體應(yīng)力狀態(tài)演化過程??２．２．２地應(yīng)力引起的圍巖靜態(tài)應(yīng)力場??在深埋隧道爆破中，掌子面上軸向地應(yīng)力與其兩個正交方向上的地應(yīng)力相??比通常很小，并且忽略掌子面附近出現(xiàn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此地應(yīng)力引起的靜應(yīng)??力場也可簡化為平面應(yīng)變問題。根據(jù)彈性力學(xué)理論，在炮孔周邊的圍巖中，由地??應(yīng)力引起的徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力分別為：??？＝奪（１?＋?Ａ）ｆｌ－乓—４?＋?３４］ｃ〇ｓ２０?（２－１５）??Ｚ?，?ｒ?ｒ??Ｌ?＼?＇?ｙ?Ｖ?ｒ?’）?Ｊ??（７０ｓ＝—?（１＋＾）?１?＋?：ｒ?＋（１＿／ｌ）?］＋３＼?ｃｏｓ２０?（２－１６）??２?Ｌ?ｌ?ｒ?）?＼?ｒ?Ｊ?＿??式中：＆５和分別為炸藥起爆前地應(yīng)力作用下炮孔周邊圍巖靜態(tài)的徑向及環(huán)向??應(yīng)力；辦和０＞為爆區(qū)遠(yuǎn)場地應(yīng)力；／Ｉ為側(cè)壓力系數(shù)，／ｌ＝ＣＴｘ／〇＞。??當(dāng)乂?＝１時，上式可簡化為：??＝?１?－?ＣＴＶ?（２－１７）??ａ６＞ｓ＝?＾?＋?＼?Ｇｘ?（２－１８）??Ｉ?ｒ?Ｊ??在ｒ＝５ｒｂ處，由地應(yīng)力引起的炮孔附近巖體中應(yīng)力的狀態(tài)如表１所示。在地??應(yīng)力作用下，炮孔附近巖體在徑向及環(huán)向都處于受壓狀態(tài)。當(dāng)側(cè)壓力系數(shù)／１＝１時，??不同方向上質(zhì)點單元應(yīng)力狀態(tài)保持一致。當(dāng)側(cè)壓力系數(shù)枯１時，在最大主應(yīng)力方??１４??

?第２章地應(yīng)力對巖石爆破幵裂的影響機理???０．２?ｒ??＾?°Ｖｂ’Ｐｂ??０１５?Ｉ?……＾ｐｂ??Ｉ?°－＇??０．０５?Ｉ??ｔ?????（）Ｉ?￣ｆｌ?６?８??－０．０５?■?＼?／?＂ｍｓ??１／??－０．１??（ａ）徑向應(yīng)力??０．０４??？ｂ／Ｐｂ??［??＜＾Ｐｂ??０．０２?：?？．？？？??ｃｆ?＂Ｉ?；?２?４?６?８??－０．０４?－?Ｖ：?ｉ??－０．０６?－??（ｂ）環(huán)向應(yīng)力??圖２－６有無地應(yīng)力條件下ｒ?＝?５ｒ６處徑向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力時程曲線對比??２．３地應(yīng)力對巖石爆破開裂過程的影響??２．３．１?ＳＰＨ－ＦＥＭ耦合方法與材料模型??（ｌ）ＳＰＨ－ＦＥＭ耦合方法??傳統(tǒng)的有限元方法（Ｆｉｎｉｔｅ?Ｅｌｅｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＦＥＭ）在處理巖石爆炸等變形問??題時極易發(fā)生網(wǎng)格畸變，導(dǎo)致計算精度和效率下降，有時甚至難以完成有效的計??１６??

【參考文獻】：
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本文編號：3473881