巖溶區(qū)隧道施工時(shí),溶洞引起的安全隱患已嚴(yán)重威脅到隧道施工人員的安全。因此研究巖溶區(qū)隧道爆破開(kāi)挖對(duì)圍巖的影響是隧道地下工程建設(shè)中必須面臨的一項(xiàng)重大課題。本文以巖溶區(qū)板桃隧道為工程背景,建立了對(duì)應(yīng)的有限元分析模型。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)爆破監(jiān)測(cè)得到隧道邊墻圍巖上各測(cè)點(diǎn)的振速,與有限元結(jié)果對(duì)比。探討了橢球體溶洞分別位于隧道正上方、側(cè)上方、正下方時(shí)的應(yīng)力及振速的變化規(guī)律。研究了開(kāi)挖進(jìn)尺、爆源距離、圍巖級(jí)別三大因素對(duì)溶洞壁上圍巖穩(wěn)定性的影響,根據(jù)分析結(jié)果,確定出了爆源與溶洞間的安全距離,并提出了一些處理措施。本文主要內(nèi)容和研究成果主要有:（1）將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,得出隧道邊墻圍巖各測(cè)點(diǎn)的水平徑向、水平切向以及垂直方向振速峰值誤差都在±1cm/s以內(nèi),結(jié)果證明數(shù)值分析是可靠的。（2）通過(guò)對(duì)不同位置溶洞處的圍巖進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析,得出正上方、側(cè)上方及正下方溶洞處的圍巖振速、應(yīng)力變化規(guī)律基本一致,其中最大合振速都遠(yuǎn)超過(guò)了控制標(biāo)準(zhǔn)值;同時(shí)爆源距離溶洞過(guò)近時(shí),溶洞壁上圍巖均有可能發(fā)生失穩(wěn)破壞,建議提前采取注漿和加固措施。（3）探討了不同開(kāi)挖進(jìn)尺、爆源距離、圍巖等級(jí)情況下,爆破對(duì)正上方溶洞壁上圍巖穩(wěn)定性的... 

【文章來(lái)源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

施工過(guò)程中隧道內(nèi)涌水不斷

2前方溶洞未及時(shí)處理，繼續(xù)采用爆破開(kāi)挖，導(dǎo)致溶洞地段應(yīng)力重分布，后續(xù)施工過(guò)程處理措施不及時(shí)，從而導(dǎo)致隧道塌陷，如下圖1-2所示。圖1-1施工過(guò)程中隧道內(nèi)涌水不斷圖1-2云霧山地表塌陷形成大坑1.1.2研究意義從上述事例可以發(fā)現(xiàn)，在巖溶區(qū)修建隧道不僅影響了工程進(jìn)度，嚴(yán)重的時(shí)候還威脅到現(xiàn)場(chǎng)人員的安全，在巖溶地帶擾動(dòng)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)的襯砌、明洞坍塌，甚至對(duì)周邊的河流、橋梁道路等設(shè)置造成巨大的破壞，因此研究巖溶區(qū)隧道爆破開(kāi)挖對(duì)圍巖的影響是隧道地下工程建設(shè)中必須面臨的一項(xiàng)重大課題。

8第二章爆破振動(dòng)理論與圍巖損傷判定標(biāo)準(zhǔn)目前，山嶺隧道最常用的開(kāi)挖方式為爆破開(kāi)挖和機(jī)械開(kāi)挖，相比而言爆破開(kāi)挖比機(jī)械開(kāi)挖更快、效率更高。由于爆破本身具有高溫高壓的不良現(xiàn)象，作用時(shí)間極短，產(chǎn)生的巨大能量會(huì)對(duì)圍巖產(chǎn)生一定負(fù)面影響，比如爆破誘發(fā)地震、對(duì)周?chē)ㄖ镆约肮こ瘫旧淼陌踩途眯援a(chǎn)生不利影響[37-40]。所以為了避免這些不利影響，首先要了解爆破的破巖機(jī)理、應(yīng)力波的傳播形式、巖石爆破損傷準(zhǔn)則等理論基礎(chǔ)，為后文研究作鋪墊。2.1隧道爆破破巖機(jī)理巖石作為一種不均勻的介質(zhì)材料，爆破控制不好將產(chǎn)生不良后果。早在1960年以前，人們一直沿用的爆破破巖理論是LWSD的巖土力學(xué)理論，其認(rèn)為炮孔裝藥的多少與圍巖被炸損傷的范圍是呈線性相關(guān)的；直到1960年以后，日本科學(xué)家日野熊雄的沖擊波拉伸破壞原理，先后確立了爆破理論、應(yīng)力波傳播說(shuō)、巖石和爆炸氣體學(xué)說(shuō)和壓力學(xué)說(shuō)；1980年后圍巖破碎機(jī)理發(fā)展為斷裂與損傷力學(xué)，確立了材料各向異性的巖石爆破機(jī)理，根據(jù)前人總結(jié)，爆破破巖主要分為以下三種學(xué)說(shuō)：（1）氣體壓力作用學(xué)說(shuō)該學(xué)說(shuō)以靜力學(xué)為基礎(chǔ)，認(rèn)為爆破是一種高溫高壓的變化過(guò)程，其爆破過(guò)程速度極快。炸藥爆炸后，產(chǎn)生的高溫高壓氣體會(huì)迅速作用在圍巖炮孔壁上，使巖體內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生偏移，產(chǎn)生法向應(yīng)力常一旦產(chǎn)生的壓力大于巖石的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在巖體上產(chǎn)生縫隙，造成巖體的損傷。在隧道爆破時(shí)，當(dāng)爆轟壓力大到一定程度時(shí)，作用在巖壁上的壓力就會(huì)使介質(zhì)產(chǎn)生不同的應(yīng)力，巖石就會(huì)發(fā)生剪切破壞，所以此學(xué)說(shuō)認(rèn)為爆破破巖的主要原因就是爆轟氣體的壓力，如下圖2-1所示。圖2-1氣體破壞理論圖2-2應(yīng)力波反射拉斷破壞理論示意圖


本文編號(hào)：2986344