【摘要】：本文以汶馬高速超近接上跨趕羊溝隧道左線的排煙橫洞爆破工程為研究背景,結(jié)合現(xiàn)場實際情況對排煙橫洞爆破方案進(jìn)行設(shè)計,再運用數(shù)值模擬的方法分別對兩臺階法和三臺階法臺階爆破施工對既有隧道襯砌的振動響應(yīng)進(jìn)行分析,研究既有隧道襯砌質(zhì)點振速、振動加速度、位移和應(yīng)力等動態(tài)響應(yīng)規(guī)律,為工程設(shè)計和施工提供理論依據(jù)與技術(shù)支持,以確保趕羊溝隧道左線襯砌安全和排煙橫洞的順利修建,并為今后其它類似超近接上跨隧道工程建設(shè)提供有利的參考。論文主要研究內(nèi)容如下:(1)通過參考國內(nèi)外類似的工程實例,并結(jié)合趕羊溝隧道排煙橫洞施工具體情況,制定超近接上跨正洞隧道的排煙橫洞爆破施工振動速度閾值為7.0cm/s的安全控制標(biāo)準(zhǔn)。(2)根據(jù)交叉段地質(zhì)情況以及圍巖力學(xué)特性,設(shè)計了兩臺階法和三臺階法兩組排煙橫洞爆破施工方案(炮眼直徑、炮眼深度、掏槽形式、單段藥量等),三臺階法對下臺階進(jìn)行預(yù)留,待上、中臺階施工貫通再對下臺階進(jìn)行施工。(3)利用MIDAS/GTS軟件對排煙橫洞兩臺階法上、下臺階爆破施工進(jìn)行模擬計算,對爆破振動下既有隧道襯砌質(zhì)點的速度、加速度、位移和應(yīng)力進(jìn)行分析,研究爆破地震波的傳播規(guī)律。結(jié)果表明,兩臺階法下臺階爆破時既有隧道襯砌振速峰值為7.97cm/s,超過了振動速度閾值。新建排煙橫洞掌子面炸藥爆炸后,其產(chǎn)生的爆破振動在既有襯砌拱頂處產(chǎn)生振動速度圈與振動加速度圈,圈內(nèi)數(shù)值從里到外逐漸減小;隨著爆破過程結(jié)束,最大振速范圍和最大振動加速度范圍向既有隧道前后兩側(cè)對稱傳播,襯砌振動影響范圍逐漸增大,數(shù)值逐漸減小;爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波通過圍巖向既有隧道襯砌傳播,其應(yīng)力值由圍巖到襯砌逐漸減小,襯砌應(yīng)力極值出現(xiàn)在拱頂處。(4)利用軟件對三臺階法上、中、下臺階爆破施工進(jìn)行模擬計算,并與兩臺階法臺階爆破施工產(chǎn)生的爆破振動響應(yīng)進(jìn)行對比分析,研究下臺階的預(yù)留對爆破地震波傳播的衰減作用。結(jié)果表明,三臺階法上、中、下臺階爆破時既有隧道結(jié)構(gòu)均處于穩(wěn)定狀態(tài),下臺階的預(yù)留有效的減小了中臺階爆破對既有隧道的影響。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U455.6
【圖文】：

43]。盡管如此，國內(nèi)外學(xué)者對巖體爆破作用機理的研究的三種學(xué)說在多種關(guān)于解釋巖石爆破作用機理的理論和體壓力作用學(xué)說（explosion gas failure theory）從靜力學(xué)研究出發(fā)，認(rèn)為爆轟氣體的膨脹壓力作用是造炸過程中會產(chǎn)生許多的氣體，在高溫的環(huán)境下，處于高，膨脹的氣體會向四周產(chǎn)生極大的壓力，使爆炸點周圍下的壓力作用必定會使巖石的質(zhì)點向外進(jìn)行徑向移動，應(yīng)力作用下會出現(xiàn)壓縮變形，從而沿著切向方向伴隨著應(yīng)力所造成的拉伸變形。當(dāng)衍生而成的拉應(yīng)力大于巖石生成徑向裂隙。壓應(yīng)力施加在巖石質(zhì)點上時會出現(xiàn)徑向造成質(zhì)點位移也不同，從而在巖石中形成剪切應(yīng)力。當(dāng)會導(dǎo)致巖石產(chǎn)生剪切破壞。當(dāng)介質(zhì)破裂時，爆轟氣體有著壓應(yīng)力作用下使破碎巖石沿徑向朝外運動，形成飛散，如

排煙橫洞超近接上跨既有隧道爆破振動響應(yīng)研究（2）應(yīng)力波作用學(xué)說（stress wave ilure theory）該學(xué)說以爆破動力學(xué)為基礎(chǔ)，認(rèn)為應(yīng)力波導(dǎo)致巖石出現(xiàn)破碎。當(dāng)巖石中的炸藥爆炸爆炸產(chǎn)生的沖擊波向周圍傳播，沖擊和壓縮著藥包四周的巖石，從而在巖石中生成波，其強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巖石自身的動抗壓強度，從而導(dǎo)致四周巖石的破碎。當(dāng)應(yīng)力波粉碎圈繼續(xù)向外傳播時沖擊波會很快被衰弱，它的強度將無法使巖石出現(xiàn)破碎，如.2（a）所示。當(dāng)應(yīng)力波到達(dá)自由面時，壓縮應(yīng)力波通過自由面反射成為拉伸應(yīng)力波，自身的抗拉強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要小于其抗壓強度，所以會導(dǎo)致巖石出現(xiàn)拉斷。直到拉伸應(yīng)力強度小于巖石的抗拉強度時才會停止，如圖 2.2（b）所示。

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本文編號：2737846