發(fā)布時(shí)間：2019-11-16 06:16

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們對(duì)地下空間的開發(fā)和利用成為當(dāng)今的發(fā)展趨勢。隧道和巷道的爆破開挖產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力波會(huì)對(duì)錨固系統(tǒng)和洞室圍巖帶來一定的損傷和破壞,直接影響洞室的安全和穩(wěn)定性,是當(dāng)今巖石力學(xué)研究中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)課題。本文依據(jù)Froude相似模型理論,制作并加工完整和節(jié)理巖體的加錨洞室;根據(jù)應(yīng)力波傳播理論,利用快速傅利葉變換的方法,研究了節(jié)理巖體中應(yīng)力波傳播和能量衰減;對(duì)加錨洞室的錨固體系進(jìn)行動(dòng)力分析,運(yùn)用現(xiàn)代化信號(hào)處理技術(shù),分析了擾動(dòng)荷載作用下錨固洞室錨桿及洞室的動(dòng)力響應(yīng);根據(jù)爆破沖擊和巖體損傷理論,研究了爆破荷載作用下,完整和節(jié)理洞室的損傷積累以及洞室的破壞特征。通過模型試驗(yàn)和理論分析,得到的主要成果如下:(1)通過對(duì)時(shí)程信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換,分析了應(yīng)力波在節(jié)理巖體中的傳播規(guī)律和能量衰減。應(yīng)力波在節(jié)理巖體中傳播時(shí),會(huì)發(fā)生多次透反射作用,由于節(jié)理的阻隔作用,導(dǎo)致其能量不斷衰減。穿過節(jié)理后的時(shí)程信號(hào)的峰值都不是在剛起跳時(shí)達(dá)到最大,而是起跳后的一段時(shí)間先后出現(xiàn)峰值;應(yīng)力波穿過節(jié)理前后測試信號(hào)的頻譜曲線發(fā)生明顯變化,信號(hào)的高頻成分逐漸被吸收,主頻和頻域內(nèi)最大振幅逐漸減小,二者均呈非線性降低趨勢。(2)通過分析錨固洞室的應(yīng)變和加速度時(shí)程曲線,研究了擾動(dòng)荷載作用下錨桿和洞室的響應(yīng)。不同部位的錨桿應(yīng)變峰值均在錨桿的中間點(diǎn)附近,尾部次之,端部最小;錨桿受到爆炸應(yīng)力波的沖擊作用,開始出現(xiàn)一個(gè)應(yīng)變峰值,隨后由于受到洞室和模型界面的反透射波的作用,會(huì)出現(xiàn)更大的二次應(yīng)變峰值;拱頂受到直接沖擊作用,圍巖迅速被壓密,產(chǎn)生較小的負(fù)位移,圍巖壓密的過程結(jié)束后,整個(gè)拱頂開始有向下的位移,并且逐漸增大。(3)根據(jù)爆破沖擊和巖體損傷理論,研究了爆破荷載作用下,完整和節(jié)理洞室的損傷積累以及洞室的破壞特征。預(yù)裂爆破時(shí)洞壁僅產(chǎn)生微裂隙,錨桿周圍沒有巖體損傷,圍巖沒有明顯的裂隙。強(qiáng)爆破震動(dòng)時(shí)洞壁微裂隙迅速發(fā)展為貫穿的裂縫,拱頂錨桿應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他部位,圍巖有幾條貫穿的主裂縫。完整洞室的拱頂產(chǎn)生明顯的裂縫貫穿到模型頂部,拱圈外部圍巖和直墻底部都有貫穿的斜裂縫;節(jié)理洞室拱頂圍巖呈現(xiàn)水平貫穿的裂縫,裂縫在層狀節(jié)理覆蓋區(qū)域水平發(fā)展,節(jié)理區(qū)域外呈指向模型邊緣貫穿的斜裂縫。由于層狀節(jié)理影響巖體的抗拉強(qiáng)度,巷道的損傷程度明顯比完整洞室的嚴(yán)重。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU45;TU751.9

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本文編號(hào)：2561706