錨固洞室在爆炸荷載下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和損傷分布較為復(fù)雜,尤其是當(dāng)洞室圍巖中含有裂隙等缺陷時(shí),破壞影響因素眾多,錨固洞室的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和損傷分布更為復(fù)雜。為了能夠給含裂隙錨固洞室在爆炸荷載作用下的設(shè)計(jì)提供參考,本文基于模型試驗(yàn)結(jié)果,利用數(shù)值分析方法模擬了錨固洞室頂部存在不同形態(tài)裂隙時(shí)的損傷分布和動(dòng)態(tài)響應(yīng),主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）通過(guò)對(duì)比無(wú)裂隙錨固洞室數(shù)值分析和模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)數(shù)值分析和模型實(shí)驗(yàn)中相同位置的壓應(yīng)力時(shí)程曲線相似且數(shù)值分析的損傷分布和實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的裂紋區(qū)域相同,證明數(shù)值分析中的數(shù)據(jù)比較可靠;對(duì)比錨桿間距和長(zhǎng)度不同時(shí)的洞室損傷分布,發(fā)現(xiàn)最大拉伸損傷區(qū)域主要集中在錨固區(qū)內(nèi)和錨固區(qū)邊界處,通過(guò)對(duì)比損傷面積,得到最佳錨桿間距和長(zhǎng)度分別為4cm和24cm。（2）通過(guò)研究單裂隙的長(zhǎng)度、傾角、位置對(duì)錨固洞室的損傷分布和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響,得到:隨著裂隙長(zhǎng)度的增加,拱頂錨固區(qū)及邊界最大損傷區(qū)域面積先增加后減小,裂隙長(zhǎng)度為洞室跨度的1/3時(shí)損傷最大,拱頂峰值位移和峰值質(zhì)點(diǎn)振速先減小后增加,裂隙長(zhǎng)度為洞室跨度的1/2時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)最小;隨著裂隙傾角的增加,拱頂錨固區(qū)及邊界最大損傷區(qū)域面積先減小后增加,裂隙傾... 

【文章來(lái)源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

裂隙圖

92爆炸波在裂隙巖體中的傳播爆炸應(yīng)力波是由于爆炸作用引起的應(yīng)力擾動(dòng)的傳播。在距爆炸點(diǎn)不同距離處，爆炸應(yīng)力波表現(xiàn)為沖擊波、彈塑性應(yīng)力波、彈性應(yīng)力波和地震波。在爆炸點(diǎn)的近區(qū)產(chǎn)生沖擊波，沖擊波以超聲速傳播并具有陡峭波頭，在波頭上的巖石所有參數(shù)都發(fā)生突變，傳播過(guò)程中能量損失大，衰減快。隨著能量的衰減，沖擊波很快變成壓縮應(yīng)力波，以聲速傳播，波頭變緩，仍具有脈沖性，但傳播中能量損失比沖擊波小，衰減較慢。隨著傳播距離的增大，壓縮應(yīng)力波衰減為具有周期性震動(dòng)的地震波，以聲速傳播，衰減速度很慢[80]。圖2-1巖石中爆炸應(yīng)力波的演變Fig.2-1Evolutionofexplosivestresswaveinrock2.1爆炸應(yīng)力波在巖體中的傳播2.1.1爆炸荷載作用下巖石變形規(guī)律與特征巖石在爆炸荷載作用下的變形規(guī)律如圖2-2所示[80]，對(duì)應(yīng)不同應(yīng)力幅值，所形成的應(yīng)力波特征不同，如圖2-3所示[80]。圖2-2沖擊荷載作用下巖石的變形規(guī)律Fig.2-2Deformationcharacteristicsofrockundershockload3~7R0120~150R0150R0爆源沖擊波壓縮波地震波R

10（1）在裝藥近區(qū)，作用于巖石的爆炸荷載值很高，若C，將在巖石中形成波正面上所有狀態(tài)參數(shù)都發(fā)生突變的沖擊波（圖2-3a），沖擊波在巖石中的速度為超音速，衰減最快。（2）隨著沖擊波陣面向外傳播，應(yīng)力幅值衰減，當(dāng)BC時(shí)，如圖2-2所示，由于變形模量dd隨應(yīng)力的增大而增大，波速大于圖中A-B段的塑性波波速，但小于O-A段的彈性波波速，因此應(yīng)力幅值大的塑性波追趕前面的塑性波，形成塑性追趕加載，形成陡峭的波陣面，但波速低于彈性波速，為亞音速，這種波稱為非穩(wěn)定的沖擊波，如圖2-3b所示。（3）進(jìn)一步，當(dāng)AB時(shí)，由于dd不是常數(shù)，且隨應(yīng)力的增大而減小，因此應(yīng)力幅值大的應(yīng)力波速度低于小應(yīng)力幅值的應(yīng)力波，隨遠(yuǎn)離波源波陣面逐漸變緩，塑性波速度以亞音速傳播。而應(yīng)力小A于的部分，則以彈性波速度傳播，如圖2-3c所示。（4）當(dāng)A時(shí)，dd為常數(shù)，等于巖石的彈性常數(shù)，這時(shí)應(yīng)力波為彈性波，以未受到擾動(dòng)巖石中的音速傳播，如圖2-3d所示。圖2-3不同應(yīng)力幅值時(shí)巖石中傳播的各種應(yīng)力波Fig.2-3Transmissionofvariousstresswaveinrockunderdifferentstressamplitude2.1.2巖石中爆炸應(yīng)力波的衰減在爆炸源近區(qū)，一般情況下巖石中出現(xiàn)的是沖擊波。這時(shí)可把巖石看成流體，沖擊波壓力p隨距離的衰減規(guī)律為：r2ppr（2-1）式中，r為比例距離，brr/r，r為距藥室中心的距離，br為藥室（炮眼）半徑；r為徑向應(yīng)力峰值；為壓力衰減指數(shù)，對(duì)沖擊波，取3或=2+1+。沖擊波陣面上，各狀態(tài)參數(shù)滿足沖擊波的基本方程，即：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]節(jié)理充填巖體爆炸應(yīng)力波傳播規(guī)律模型試驗(yàn)與應(yīng)用研究[J]. 陳雪峰,趙孝學(xué),汪海波,馬浪,王長(zhǎng)柏.  中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2018(12)
[2]爆炸作用下矩形隧道襯砌結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)研究[J]. 謝樂(lè),楊志勇,李歡秋.  爆破. 2018(04)
[3]不同間距鄰近爆破載荷下隧道破壞規(guī)律及動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究[J]. 郭東明,劉康,張偉,楊俊,凡龍飛,薛磊.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(10)
[4]Degradation of a discrete infilled joint shear strength subjected to repeated blast-induced vibrations[J]. Siamaki Ali,Esmaieli Kamran,Mohanty Bibhu.  International Journal of Mining Science and Technology. 2018(04)
[5]節(jié)理特性對(duì)應(yīng)力波傳播及爆破效果的影響規(guī)律研究[J]. 趙安平,馮春,郭汝坤,李世海,賈建軍.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(09)
[6]地應(yīng)力下柱面應(yīng)力波在節(jié)理巖體中傳播規(guī)律研究[J]. 李新平,董千,劉婷婷,黃俊紅.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(S1)
[7]單軸壓縮下斷續(xù)節(jié)理巖體動(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)模型[J]. 劉紅巖,李俊峰,裴小龍.  爆炸與沖擊. 2018(02)
[8]隧道爆破振動(dòng)影響因素模擬分析[J]. 陳清松,崔碩,李小青.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2018(01)
[9]不同方向爆炸荷載作用下地下洞室抗爆效果研究[J]. 王光勇,王超,余永強(qiáng),常旭.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[10]爆破地震波作用下直墻拱形隧洞圍巖質(zhì)點(diǎn)振速響應(yīng)特征研究[J]. 靳曉波,孫金山,李正川,劉貴應(yīng),周彬.  現(xiàn)代隧道技術(shù). 2017(05)



本文編號(hào)：3580220