【摘要】：鉆爆法作為一種快速、經(jīng)濟(jì)的掘進(jìn)方法被廣泛運(yùn)用于各種隧道的施工作業(yè)中,但是鉆爆法施工過(guò)程中強(qiáng)烈的爆破荷載難免會(huì)對(duì)隧道的圍巖造成損傷,如何在施工過(guò)程中控制爆破作用對(duì)圍巖造成的損傷程度,使隧道開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定性滿足工程要求是提高隧道施工質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題。圍巖的損傷是影響隧道穩(wěn)定性的重要因素之一,對(duì)爆破后圍巖的損傷研究可以為爆破方案的設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù),合理的爆破方案不僅可以控制爆破荷載對(duì)圍巖造成的損傷程度,而且在施工安全性、經(jīng)濟(jì)性和效率上都有很大的提升。本論文以廣州地鐵21號(hào)線科蘇區(qū)間隧道為工程背景,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬多種方法對(duì)爆破荷載作用下巖石的損傷范圍進(jìn)行了分析。現(xiàn)場(chǎng)在常規(guī)爆破方案與光面爆破方案兩種方案下進(jìn)行了多次爆破試驗(yàn)以及聲波測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果表明:光面爆破方案爆破后,隧道壁面平整,無(wú)明顯的超欠挖現(xiàn)象,爆破效果優(yōu)于常規(guī)爆破方案;光面爆破后隧道左洞損傷范圍為39.0cm,右洞損傷范圍為45.5cm,相比于常規(guī)爆破方案的損傷范圍較小,且常規(guī)爆破方案爆破后圍巖的損傷度約為光面爆破的1.51~1.69倍。基于原有破裂區(qū)半徑計(jì)算公式,對(duì)周邊孔空氣間隔裝藥時(shí)孔壁壓力進(jìn)行計(jì)算,得到應(yīng)力波作用產(chǎn)生的裂隙區(qū)半徑計(jì)算公式;同時(shí)考慮裂縫在爆生氣體作用下的二次擴(kuò)展,得到周邊孔爆破作用圍巖的損傷范圍理論計(jì)算公式。利用LS-DYNA進(jìn)行空氣間隔裝藥爆炸數(shù)值模擬,通過(guò)改變軸向不耦合系數(shù)發(fā)現(xiàn):炮孔壁壓力峰值隨著軸向不耦合系數(shù)的增加而減小,損傷范圍也隨之減小,可見(jiàn)軸向不耦合系數(shù)對(duì)周邊孔爆破后產(chǎn)生的損傷范圍有著重要的影響,實(shí)際施工中軸向不耦合系數(shù)取值4.0,爆破后效果較好。因此,本文的研究對(duì)爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)有著重要的參考價(jià)值。
【圖文】：

為后期開(kāi)展支護(hù)等工作帶來(lái)極大的便利，加快工程進(jìn)度。本章通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)隧道常規(guī)爆破方案進(jìn)行改進(jìn)得到光面爆破方案。2.1 工程背景介紹2.1.1 工程概況廣州地鐵21號(hào)線是廣州地鐵規(guī)劃線路中重要線路之一，整條線路大致呈東西走向，1 號(hào)線將加強(qiáng)東部新城、蘿崗區(qū)、增城區(qū)與中心區(qū)的快速聯(lián)系，帶動(dòng)沿線的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，該城市的“東進(jìn)”戰(zhàn)略提供有效支持�？茖W(xué)廣場(chǎng)站～蘇元站區(qū)間西起于科學(xué)廣場(chǎng)站，至蘇元站。區(qū)間出科學(xué)廣場(chǎng)站后，下穿科學(xué)廣場(chǎng)，線路沿東南方向進(jìn)入到開(kāi)泰大道、沿東北方向到達(dá)蘇元站，線路線間距約 14.0～17.0m，左線線路包含 2 個(gè)曲線，曲率徑為 615m、634m ，右線線路包含 2 個(gè)曲線，曲率半徑為 615m、653m。區(qū)間左線隧起訖里程范圍為 ZDK14+452.000～ZDK16+640.700(其中短鏈 16.984m)，左線隧道長(zhǎng)171.716m ；右線隧道起訖里程范圍為 YDK14+452.000 ～ YDK16+640.700( 其中短鏈.0m)，右線隧道長(zhǎng) 2187.7m。該區(qū)間隧道將穿越硬巖段，故采用礦山法+盾構(gòu)空推施工。蘇區(qū)間隧道平面示意圖如圖 2-1 所示，隧道風(fēng)井處洞門(mén)如圖 2-2 所示。

圖 2-2 科蘇區(qū)間隧道風(fēng)井洞口圖 科蘇區(qū)間隧道工程地質(zhì)條件學(xué)廣場(chǎng)站至蘇元站區(qū)間位于廣從斷裂以東、瘦狗嶺斷裂以北構(gòu)造區(qū)，該構(gòu)西向增城凸起的西部，主體構(gòu)造是東西走向，由早古生代變質(zhì)巖中的東西麻理及其一系列不對(duì)稱褶皺，東西向的瘦狗嶺斷裂以及控制羅崗序列花崗西向構(gòu)造帶所組成。間隧道主要穿越全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖，部分穿越中強(qiáng)風(fēng)化帶巖石呈黃褐色、棕紅色，巖石風(fēng)化程度高，巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到鉆孔揭露巖芯呈半巖半土狀，底部夾較多中風(fēng)化巖塊，浸水易軟化崩解；石呈灰色和淺肉紅色，巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分發(fā)生破壞，巖石內(nèi)部礦物大多已變結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、角閃石等，節(jié)理裂隙發(fā)育巖芯呈扁柱～短柱狀，局部碎塊狀，錘擊聲不清脆，RQD 約為 10%～40%；石呈現(xiàn)出灰色、灰白色和淺肉紅色三種顏色，，原巖組織結(jié)構(gòu)基本未變，中局部為細(xì)粒花崗巖脈，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英、角閃石，
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.6;U231.3

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本文編號(hào)：2616420