本文關(guān)鍵詞：超大斷面硬巖巷道復(fù)式楔形掏槽技術(shù)研究

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【摘要】：隨著城市化進(jìn)程的加快,地下空間被越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)與利用,爆破開(kāi)挖巖石地下空間的難度及對(duì)爆破開(kāi)挖的要求也愈來(lái)愈高。本文以國(guó)儲(chǔ)石油洞庫(kù)頂部超大斷面硬巖巷道為對(duì)象,進(jìn)行復(fù)式楔形掏槽設(shè)計(jì),從物理力學(xué)角度分析成腔機(jī)制,并對(duì)楔形掏槽進(jìn)行數(shù)值仿真,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢驗(yàn)復(fù)式楔形掏槽爆破及全斷面爆破效果,同時(shí)對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果。主要研究?jī)?nèi)容與成果如下:(1)建立簡(jiǎn)化的中深孔楔形掏槽模型,通過(guò)物理力學(xué)分析,得出楔形掏槽炮孔的最佳傾斜角度(與自由面夾角),取值范圍為65°~85°。(2)建立中深孔楔形掏槽數(shù)值計(jì)算模型,對(duì)掏槽爆破進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得出掏槽孔裝藥爆炸后應(yīng)力波先以圓形波陣面向四周傳播,隨后相鄰炮孔應(yīng)力波相遇并發(fā)生疊加等復(fù)雜變化,應(yīng)力波開(kāi)始以柱狀波陣面向四周傳播;楔形掏槽爆破有效應(yīng)力波對(duì)掏槽腔體持續(xù)作用時(shí)間約為1000us,峰值超過(guò)500MPa,能夠?qū)⑻筒矍粌?nèi)絕大部分巖石充分破碎并拋擲,在掏槽處形成明顯的槽腔,為后續(xù)爆破創(chuàng)造良好的自由面并提供巖石碎脹空間。(3)結(jié)合前期施工經(jīng)驗(yàn),根據(jù)地質(zhì)情況、巖石特性、所用炸藥及開(kāi)挖斷面,運(yùn)用爆破理論設(shè)計(jì)了復(fù)式楔形掏槽爆破方案,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果較好得驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果,復(fù)式楔形掏槽合理有效,槽腔體積大,炮孔利用率高,循環(huán)進(jìn)尺大,拋渣塊度適中,掏槽效果良好,可以解決超大斷面掏槽難題。(4)在復(fù)式楔形掏槽基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了全斷面一次光面爆破方案,超大斷面硬巖巷道爆破中復(fù)式楔形掏槽合理有效,全斷面炮孔布置及參數(shù)選取合理高效,炸藥能量得到充分利用,并且對(duì)圍巖損傷較小,炮孔利用率高,破碎均勻,大塊很少,半孔率高,壁面平整,光面爆破效果顯著,解決了之前的一系列難題,提高了質(zhì)量,加快了進(jìn)度,可為以后的超大斷面地下工程提供參考與借鑒。復(fù)式楔形掏槽技術(shù)在超大斷面硬巖巷道爆破開(kāi)挖中合理有效,能夠使超大斷面硬巖巷道獲得理想的爆破效果,加快施工進(jìn)度,提高開(kāi)挖質(zhì)量,意義重大。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)式楔形掏槽 成腔機(jī)制 數(shù)值模擬 有效應(yīng)力波 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
【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】：2016
【分類號(hào)】：TD236
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究意義13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-22
• 1.3.1 掏槽爆破研究14-19
• 1.3.2 爆破數(shù)值模擬研究19-22
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線22-24
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容22
• 1.4.2 技術(shù)路線22-24
• 第2章 超大斷面硬巖巷道爆破理論分析24-38
• 2.1 掏槽爆破24-29
• 2.1.1 爆破破巖機(jī)理24
• 2.1.2 楔形掏槽成腔機(jī)理24-27
• 2.1.3 影響因素分析27-29
• 2.2 光面爆破29-37
• 2.2.1 光面爆破概述29
• 2.2.2 硬巖中深孔光面爆破理論分析29-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第3章 楔形掏槽爆破的數(shù)值模擬研究38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 數(shù)值計(jì)算方法38-41
• 3.2.1 LS-DYNA程序計(jì)算法基礎(chǔ)38-41
• 3.2.2 LS-DYNA程序計(jì)算方法41
• 3.3 工程概況41-45
• 3.3.1 工程簡(jiǎn)介41-42
• 3.3.2 區(qū)域地質(zhì)42-44
• 3.3.3 工程地質(zhì)條件44
• 3.3.4 水文地質(zhì)特征44-45
• 3.4 楔形掏槽數(shù)值模擬45-48
• 3.4.1 三維計(jì)算模型45-46
• 3.4.2 材料模型及參數(shù)46-47
• 3.4.3 邊界條件47
• 3.4.4 網(wǎng)格劃分47-48
• 3.5 模擬結(jié)果與分析48-52
• 3.5.1 有效應(yīng)力波傳播規(guī)律49-50
• 3.5.2 成腔過(guò)程50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第4章 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 楔形掏槽爆破現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)54-61
• 4.2.1 掏槽方案54-57
• 4.2.2 爆破方案57-58
• 4.2.3 效果與分析58-61
• 4.3 全斷面一次光面爆破現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)61-68
• 4.3.1 方案設(shè)計(jì)61-64
• 4.3.2 效果與分析64-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第5章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 主要結(jié)論70
• 5.2 特色之處70-71
• 5.3 不足與展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-80
• 作者攻讀學(xué)位期間的科研成果80-81
• 致謝81

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