爆炸作用下錨固洞室的振動速度分布規(guī)律及錨桿參數(shù)的影響
發(fā)布時間：2021-03-21 03:56
基于模型實驗,利用數(shù)值分析方法研究了爆炸作用下錨固洞室的振動速度分布規(guī)律,探討了錨桿間距與長度對振動速度的影響。結(jié)果表明:在頂爆作用下,錨桿加固前后地下洞室拱頂、拱腳、側(cè)墻、拱底振動速度峰值依次減小,錨桿能夠起到減小振動速度的效果;集中裝藥爆炸后應力波以球形向四周傳播,在應力波與地下洞室作用之前,振動速度的方向沿著徑向由外向內(nèi),質(zhì)點振動速度先增加后減小;當應力波與地下錨固洞室相互作用后,振動速度在地下錨固洞室自由面以及錨固區(qū)與非錨固區(qū)之間發(fā)生放大效應,并且改變了錨固洞室洞壁振動速度的方向;在頂爆作用下,隨著錨桿長度的增加,相同間距地下錨固洞室洞壁拱頂振動速度峰值逐漸增大,拱腳和側(cè)墻振動速度峰值逐漸減小,拱底振動速度峰值變化較小。
【文章來源】：應用力學學報. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
分析(simulation)圖9模擬結(jié)果與Fig.9Comparisonbetweendamaged(a)數(shù)值
洳??撓跋歟??隕銑曬?萇倏?慮振動速度分布規(guī)律。然而目前國內(nèi)把振動速度作為安全評判標準，故本文在模型實驗基礎上，利用數(shù)值分析方法研究爆炸荷載作用下錨固洞室的質(zhì)點振動速度(PPV)分布規(guī)律，探討不同錨桿間距及長度對其產(chǎn)生的影響，為爆炸荷載作用下錨桿的設計及應用提供參考。2數(shù)值計算模型2.1模型參數(shù)及網(wǎng)格劃分本數(shù)值模型參考文獻[12]建立，將其簡化為平面應變問題，模型寬×高為240cm×230cm，洞室為直墻圓拱形，跨度、高度、圓拱半徑分別為60cm、40cm、35cm，如圖1所示。圖1模型簡圖(單位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)圖1中P1、P2是兩個壓應力時程曲線監(jiān)測點，并在洞壁拱頂、拱腳、側(cè)墻、拱底設置振動速度監(jiān)測點，分別為V1、V2、V3、V4。數(shù)值分析中考慮四種錨桿間距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五種長度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸動載是通過在距裝藥中心半徑為10cm的爆腔中施加如圖2所示的實驗爆炸壓力時程曲線來實現(xiàn)的，爆炸源中心距洞頂83cm，左右邊界及模型下部用無限元來模擬半無限體。數(shù)值模擬使用適合爆炸計算的顯示分析求解器。洞室采用分區(qū)劃分網(wǎng)格，即在幾何規(guī)則的區(qū)域使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)，在復雜邊界區(qū)域使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，網(wǎng)格采用四邊形平面應變單元，如圖3所示。根據(jù)文獻[13]及本文的試算，選取網(wǎng)格尺寸為10mm。圖2爆炸壓力時程曲線Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure圖3網(wǎng)格劃分示意圖Fig.3Meshingdiagram2.2模型本構(gòu)模型的巖石采用能夠較好地反映巖石等準脆性材料在爆炸荷載下?lián)p傷狀態(tài)的混凝土?
×230cm，洞室為直墻圓拱形，跨度、高度、圓拱半徑分別為60cm、40cm、35cm，如圖1所示。圖1模型簡圖(單位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)圖1中P1、P2是兩個壓應力時程曲線監(jiān)測點，并在洞壁拱頂、拱腳、側(cè)墻、拱底設置振動速度監(jiān)測點，分別為V1、V2、V3、V4。數(shù)值分析中考慮四種錨桿間距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五種長度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸動載是通過在距裝藥中心半徑為10cm的爆腔中施加如圖2所示的實驗爆炸壓力時程曲線來實現(xiàn)的，爆炸源中心距洞頂83cm，左右邊界及模型下部用無限元來模擬半無限體。數(shù)值模擬使用適合爆炸計算的顯示分析求解器。洞室采用分區(qū)劃分網(wǎng)格，即在幾何規(guī)則的區(qū)域使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)，在復雜邊界區(qū)域使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，網(wǎng)格采用四邊形平面應變單元，如圖3所示。根據(jù)文獻[13]及本文的試算，選取網(wǎng)格尺寸為10mm。圖2爆炸壓力時程曲線Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure圖3網(wǎng)格劃分示意圖Fig.3Meshingdiagram2.2模型本構(gòu)模型的巖石采用能夠較好地反映巖石等準脆性材料在爆炸荷載下?lián)p傷狀態(tài)的混凝土塑性損傷本構(gòu)模型(CDP)。該模型具體參數(shù)見表1，其中b0、c0和cK分別是軸向初始屈服壓應力、非等軸向初始屈服壓應力和表征偏應力平面上屈服曲線形狀的參數(shù)。相關曲線如圖4~圖7所示，其中：c為單軸壓縮應力；c為單軸壓縮應變；t為單軸拉伸應力；t為單軸拉伸應變；plt為等效拉伸塑性應變；plc為等效壓縮塑性應變；d為損傷因子。巖石強度和應變率?
本文編號：3092275
【文章來源】：應用力學學報. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
分析(simulation)圖9模擬結(jié)果與Fig.9Comparisonbetweendamaged(a)數(shù)值
洳??撓跋歟??隕銑曬?萇倏?慮振動速度分布規(guī)律。然而目前國內(nèi)把振動速度作為安全評判標準，故本文在模型實驗基礎上，利用數(shù)值分析方法研究爆炸荷載作用下錨固洞室的質(zhì)點振動速度(PPV)分布規(guī)律，探討不同錨桿間距及長度對其產(chǎn)生的影響，為爆炸荷載作用下錨桿的設計及應用提供參考。2數(shù)值計算模型2.1模型參數(shù)及網(wǎng)格劃分本數(shù)值模型參考文獻[12]建立，將其簡化為平面應變問題，模型寬×高為240cm×230cm，洞室為直墻圓拱形，跨度、高度、圓拱半徑分別為60cm、40cm、35cm，如圖1所示。圖1模型簡圖(單位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)圖1中P1、P2是兩個壓應力時程曲線監(jiān)測點，并在洞壁拱頂、拱腳、側(cè)墻、拱底設置振動速度監(jiān)測點，分別為V1、V2、V3、V4。數(shù)值分析中考慮四種錨桿間距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五種長度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸動載是通過在距裝藥中心半徑為10cm的爆腔中施加如圖2所示的實驗爆炸壓力時程曲線來實現(xiàn)的，爆炸源中心距洞頂83cm，左右邊界及模型下部用無限元來模擬半無限體。數(shù)值模擬使用適合爆炸計算的顯示分析求解器。洞室采用分區(qū)劃分網(wǎng)格，即在幾何規(guī)則的區(qū)域使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)，在復雜邊界區(qū)域使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，網(wǎng)格采用四邊形平面應變單元，如圖3所示。根據(jù)文獻[13]及本文的試算，選取網(wǎng)格尺寸為10mm。圖2爆炸壓力時程曲線Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure圖3網(wǎng)格劃分示意圖Fig.3Meshingdiagram2.2模型本構(gòu)模型的巖石采用能夠較好地反映巖石等準脆性材料在爆炸荷載下?lián)p傷狀態(tài)的混凝土?
×230cm，洞室為直墻圓拱形，跨度、高度、圓拱半徑分別為60cm、40cm、35cm，如圖1所示。圖1模型簡圖(單位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)圖1中P1、P2是兩個壓應力時程曲線監(jiān)測點，并在洞壁拱頂、拱腳、側(cè)墻、拱底設置振動速度監(jiān)測點，分別為V1、V2、V3、V4。數(shù)值分析中考慮四種錨桿間距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五種長度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸動載是通過在距裝藥中心半徑為10cm的爆腔中施加如圖2所示的實驗爆炸壓力時程曲線來實現(xiàn)的，爆炸源中心距洞頂83cm，左右邊界及模型下部用無限元來模擬半無限體。數(shù)值模擬使用適合爆炸計算的顯示分析求解器。洞室采用分區(qū)劃分網(wǎng)格，即在幾何規(guī)則的區(qū)域使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)，在復雜邊界區(qū)域使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，網(wǎng)格采用四邊形平面應變單元，如圖3所示。根據(jù)文獻[13]及本文的試算，選取網(wǎng)格尺寸為10mm。圖2爆炸壓力時程曲線Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure圖3網(wǎng)格劃分示意圖Fig.3Meshingdiagram2.2模型本構(gòu)模型的巖石采用能夠較好地反映巖石等準脆性材料在爆炸荷載下?lián)p傷狀態(tài)的混凝土塑性損傷本構(gòu)模型(CDP)。該模型具體參數(shù)見表1，其中b0、c0和cK分別是軸向初始屈服壓應力、非等軸向初始屈服壓應力和表征偏應力平面上屈服曲線形狀的參數(shù)。相關曲線如圖4~圖7所示，其中：c為單軸壓縮應力；c為單軸壓縮應變；t為單軸拉伸應力；t為單軸拉伸應變；plt為等效拉伸塑性應變；plc為等效壓縮塑性應變；d為損傷因子。巖石強度和應變率?
本文編號：3092275
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