本文關(guān)鍵詞：隧洞爆破開挖圍巖損傷閾值研究

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【摘要】：爆破是鐵路、水利、公路隧道及礦井巷道開挖的主要方法。在爆破開挖過程中,除部分爆破荷載破巖外,還有部分荷載會對隧洞或巷道圍巖造成一定范圍的損傷。本文以臺山核電站取水隧洞爆破掘進工程為實例,通過現(xiàn)場爆破振動試驗及監(jiān)測、現(xiàn)場聲波試驗,結(jié)合大型動力有限元軟件ANSYS/LS-DYNA,對爆破開挖過程進行模擬。提出以爆破震動速度表征的臺山核電站取水隧洞爆破掘進圍巖損傷安全閾值。通過對隧洞爆破開挖圍巖損傷相關(guān)理論進行分析,結(jié)合現(xiàn)場得出:隧洞爆破開挖時,掘進面后方圍巖損傷主要是爆破對圍巖產(chǎn)生的初始損傷。但在連續(xù)的爆破作用下,后方一定范圍內(nèi)的隧洞圍巖會受到爆破地震波的累積損傷。文章通過分析圍巖損傷理論及爆破震動傳播和衰減規(guī)律等充分論證了隧洞圍巖累積損傷的危害性,提出了以爆破震動速度表征的控制方法。通過LS-DYNA軟件對隧洞爆破開挖進行了數(shù)值模擬。通過對震動速度時程曲線和應(yīng)力時程曲線進行分析,得出:震動速度和應(yīng)力的傳播是一個短時間內(nèi)快速衰減的過程,距掘進面約20米的后方圍巖處巖體損傷趨于定值時,振動速度為1.39cm/s時,計算出隧洞輪廓圍巖損傷范圍約為1.97m。采用TC-4850測振儀進行現(xiàn)場爆破振動試驗及監(jiān)測。對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)進行分析得出現(xiàn)場爆破振動衰減規(guī)律,給出了回歸分析的水平方向和垂直方向的薩道夫斯基形式的經(jīng)驗公式。監(jiān)測得出圍巖處巖體損傷趨于定值時距離掘進面20米時的爆破震動速度接近1.5cm/s。采用RSM-SY5智能型聲波儀進行現(xiàn)場聲波試驗,得到圍巖損傷發(fā)展規(guī)律,得出:巖體損傷度的累積效應(yīng)和爆破沖擊荷載(本文用振動速度表征)的等級有關(guān),荷載越大,累積效應(yīng)越明顯,而低于某一閾值的爆破荷載,可以忽略其對巖體損傷度的累積效應(yīng)。隧洞爆破次數(shù)達到20次時,一次進尺1米,也就是爆心距接近20米時,損傷累積增量趨于零。結(jié)合前面所得結(jié)論提出臺山核電站取水隧洞爆破掘進圍巖損傷安全閾值。即:隧洞爆破開挖時,距離爆源20m處質(zhì)點震動速度峰值不超過1.5cm/s。
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV554;TV542

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本文編號：1231543