【摘要】：隨著我國對(duì)于內(nèi)河航運(yùn)通航要求的逐步提高,水下炸礁工程呈現(xiàn)大體積、大藥量的趨勢(shì),城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)導(dǎo)致爆破區(qū)域環(huán)境的日趨復(fù)雜,對(duì)控制水下鉆孔爆破地震波與水擊波有害效應(yīng)的要求也更加嚴(yán)格。橋梁作為航道炸礁重要的保護(hù)對(duì)象,其橋墩結(jié)構(gòu)處于基巖之上、水域之中。當(dāng)橋墩緊鄰爆破區(qū)域時(shí),必將承受水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力響應(yīng),若控制不當(dāng)極易形成損傷,將對(duì)橋梁整體穩(wěn)定性造成影響。因此,水下鉆孔爆破地震波與水擊波的協(xié)同作用效應(yīng)和協(xié)同作用下橋墩動(dòng)力響應(yīng)特征及演化機(jī)制成為水下爆破領(lǐng)域亟待解決的課題。目前對(duì)于水下鉆孔爆破地震波與水擊波有害效應(yīng)的研究主要集中在地震波傳播規(guī)律及對(duì)岸邊建(構(gòu))筑物的影響,水擊波傳播規(guī)律及對(duì)船舶和魚類的影響,和水下鉆孔爆破控制技術(shù)等方面。而對(duì)于水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用效應(yīng),承受地震波與水擊波協(xié)同作用的橋墩結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)特征研究則存在明顯不足。因此,迫切需要對(duì)水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用效應(yīng)及橋墩動(dòng)力響應(yīng)特征展開詳細(xì)研究,以便更好地指導(dǎo)水下鉆孔爆破設(shè)計(jì)、施工,進(jìn)而豐富完善水下鉆孔爆破安全控制理論體系。本文以水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用效應(yīng)為研究核心,以緊鄰橋墩水下鉆孔爆破環(huán)境為工程背景,以長(zhǎng)江上游九龍坡至朝天門河段航道建設(shè)工程為工程對(duì)象,采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、理論分析、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬等研究手段,開展水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用下橋墩動(dòng)力響應(yīng)特征研究。論文主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:(1)水下鉆孔爆破地震波特性及傳播規(guī)律研究:分別從“爆破地震波特征參數(shù)、爆破地震波信號(hào)分析技術(shù)、水下鉆孔爆地震波能量特性、水下鉆孔爆地震波傳播規(guī)律及預(yù)測(cè)”四個(gè)方面,對(duì)水下鉆孔爆破地震波能量特性及傳播規(guī)律進(jìn)行了研究。以地震波能量為主要特征指標(biāo),采用時(shí)頻分析技術(shù)提取水下鉆孔爆破地震波信號(hào)的時(shí)頻特征,分析實(shí)測(cè)爆破地震波信號(hào)的時(shí)頻域局部化特征、時(shí)頻分辨率和交叉項(xiàng)抑制情況,獲得最優(yōu)水下鉆孔爆破地震波時(shí)頻分析方法。結(jié)合小波分解及重構(gòu)技術(shù),揭示不同因素對(duì)水下鉆孔爆破地震波能量特性的影響;并通過量綱分析,建立地震波能量預(yù)測(cè)公式。(2)水下鉆孔爆破水擊波特性及傳播規(guī)律研究:依托長(zhǎng)江上游九龍坡至朝天門河段航道建設(shè)工程,開展了水下鉆孔爆破水擊波測(cè)試試驗(yàn),分別進(jìn)行了單孔爆破水擊波測(cè)試試驗(yàn)、多段微差爆破水擊波測(cè)試試驗(yàn)和臨空面不同方向的水擊波測(cè)試試驗(yàn),并結(jié)合水擊波現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),對(duì)單孔爆破和多段微差爆破水擊波波形特征及傳播規(guī)律進(jìn)行了研究,并探討了臨空面方向?qū)λ畵舨▊鞑ヒ?guī)律的影響。(3)水下鉆孔爆破地震波與水擊波單獨(dú)作用下橋墩動(dòng)力響應(yīng)特征研究:考慮地震波及水擊波作用對(duì)橋墩影響的差異性,在緊鄰橋墩水下鉆孔爆破模型的基礎(chǔ)上,分別建立了地震波作用模型和水擊波作用模型。對(duì)地震波作用和水擊波作用下橋墩應(yīng)力、振動(dòng)速度和位移響應(yīng)特征進(jìn)行分析,獲得了各動(dòng)力響應(yīng)因子的變化規(guī)律。(4)水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用下橋墩動(dòng)力響應(yīng)特征及演化機(jī)制研究:在前述章節(jié)研究成果的基礎(chǔ)上,對(duì)緊鄰橋墩水下鉆孔爆破模型進(jìn)行分析,研究了水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用效應(yīng)及橋墩動(dòng)力響應(yīng)特征,進(jìn)而探討了水下鉆孔爆破地震波與水擊波作用的差異性。通過建立多組不同因素條件下緊鄰橋墩水下鉆孔爆破模型,分析了單段最大藥量、爆心距和水深因素對(duì)橋墩動(dòng)力響應(yīng)的影響,研究了橋墩應(yīng)力、振動(dòng)速度和位移動(dòng)力響應(yīng)演化機(jī)制,構(gòu)建了橋墩動(dòng)力響應(yīng)演化模型(動(dòng)力響應(yīng)函數(shù))。(5)緊鄰橋墩水下鉆孔爆破安全判據(jù)研究:在探討現(xiàn)有爆破安全判據(jù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)混凝土動(dòng)態(tài)強(qiáng)度特征、最大拉應(yīng)力理論和等效峰值能量理論,以水下鉆孔爆破地震波與水擊波協(xié)同作用下橋墩動(dòng)力響應(yīng)特征及演化機(jī)制研究結(jié)果為基礎(chǔ),獲得了振速-頻率綜合性橋墩安全判據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U443.22
【圖文】：

長(zhǎng)江上游九內(nèi)，由上游合整治，九工程、疏浚建壩體 27，疏浚工程程量約 1.5九龍坡至朝游至下游的九龍坡至朝浚工程、炸條和 3 道護(hù)程量約 2.254×105m3；圖 2.1 工朝天門河段航的胡家灘、磚天門河段礙炸礁工程和配護(hù)底，保持6×106m3。航道整治工工程地理位置航道建設(shè)工磚灶子、三礙航灘段分配套工程共持疏浚航槽的對(duì)豬兒磧?yōu)┕こ掏瓿珊笾檬疽鈭D工程對(duì)九龍坡三角磧、銅元分布如圖 2.2共四個(gè)分項(xiàng)的穩(wěn)定；對(duì)灘段及磚灶后，增設(shè)助航坡至朝天門元局和豬兒2 所示。本建工程，包括對(duì)各礙航灘段灶子灘段礁石航標(biāo)志 27 座門河段 22兒磧 5 個(gè)建設(shè)工程括在各礙段淺區(qū)實(shí)石進(jìn)行炸座。

江上游九，由上游整治，九程、疏浚壩體 27疏浚工程量約 1.5九龍坡至朝游至下游的九龍坡至朝浚工程、炸條和 3 道護(hù)程量約 2.254×105m3；圖 2.1 工朝天門河段航的胡家灘、磚天門河段礙炸礁工程和配護(hù)底，保持6×106m3。航道整治工工程地理位置航道建設(shè)工磚灶子、三礙航灘段分配套工程共持疏浚航槽的對(duì)豬兒磧?yōu)┕こ掏瓿珊笾檬疽鈭D工程對(duì)九龍坡三角磧、銅元分布如圖 2.2共四個(gè)分項(xiàng)的穩(wěn)定；對(duì)灘段及磚灶后，增設(shè)助航坡至朝天門元局和豬兒2 所示。本建工程，包括對(duì)各礙航灘段灶子灘段礁石航標(biāo)志 27 座門河段 2兒磧 5 個(gè)建設(shè)工程括在各礙段淺區(qū)實(shí)石進(jìn)行炸座。

10 月~12 月及次年 1 月、2 月水位不同程度壅高，呈水庫狀態(tài)，3 月消落，自上而下逐漸恢復(fù)天然狀態(tài)，5 月~9 月上旬工程河段基本保持天蓄水期水庫狀態(tài)：工程河段最大壅水高度 6m~14m，受壅水影響時(shí)段內(nèi)工位高、水流平緩，比降小，航道條件較好。圖 2.3 2008 年試驗(yàn)性蓄水以來三峽壩前水位過程1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月1401451501551601651701751802008年 2009年2010年 2011年2012年 典型調(diào)度2013年 2014年水位（吳淞.m）1902013年

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本文編號(hào)：2770478