【摘要】：隨著我國(guó)交通工程的快速發(fā)展,山嶺隧道工程大量出現(xiàn),鉆爆法是隧道最常使用的開挖方法。自然界中的巖體都含有節(jié)理等軟弱結(jié)構(gòu)面,這些軟弱結(jié)構(gòu)面的存在,阻礙了應(yīng)力波的傳播,加劇了應(yīng)力波的衰減,使爆炸能量分布不均勻,從而使鉆爆法中巖石爆破塊度和隧道開挖輪廓面平整度難以控制。研究爆炸應(yīng)力波在節(jié)理裂隙巖體中的傳播規(guī)律,能夠指導(dǎo)實(shí)際工程中鑿巖爆破參數(shù)的確定,提升爆炸能量的利用率,增強(qiáng)爆破效果,并為節(jié)理裂隙巖體的爆破工程參數(shù)優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。本文采用ANSYS/LS-DYNA軟件,研究了巖石爆破過(guò)程中節(jié)理對(duì)應(yīng)力波傳播與衰減的影響規(guī)律以及節(jié)理幾何尺寸和充填物對(duì)其隔震效應(yīng)的影響規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:⑴研究了不同節(jié)理寬度和節(jié)理充填物時(shí),節(jié)理處應(yīng)力波的反射和應(yīng)力波能量的消耗,得到了隨著節(jié)理寬度增加,節(jié)理對(duì)爆炸應(yīng)力波的阻礙作用增強(qiáng),更多的爆炸應(yīng)力波能量被耗散在節(jié)理中;對(duì)于充填物分別為軟弱巖體薄層、松散巖土體、水、空氣時(shí),這些充填節(jié)理對(duì)爆炸應(yīng)力波的反射作用依次明顯增強(qiáng),對(duì)爆炸應(yīng)力波的阻礙作用增強(qiáng),通過(guò)節(jié)理后的爆炸應(yīng)力波能量降低。⑵研究了節(jié)理傾角不同時(shí)爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力分布,得到了巖石中應(yīng)力在過(guò)炮孔與節(jié)理垂直的方向上集中,節(jié)理中的應(yīng)力也在此方向上集中。進(jìn)一步分析了這種特點(diǎn)對(duì)光面爆破成型效果的影響。探究了爆源裝藥量不同時(shí),應(yīng)力波在節(jié)理處衰減程度的變化,得到了隨著爆源裝藥量增大,節(jié)理對(duì)應(yīng)力波的阻礙作用減弱。⑶依據(jù)實(shí)際隧道工程建立數(shù)值模型,研究了節(jié)理沿掌子面掘進(jìn)方向的延展長(zhǎng)度、節(jié)理在豎直方向長(zhǎng)度以及節(jié)理充填物不同時(shí)地震波通過(guò)節(jié)理的衰減規(guī)律,得到了節(jié)理延展長(zhǎng)度、豎直方向長(zhǎng)度以及節(jié)理充填物對(duì)地震波衰減影響的特點(diǎn)。在相鄰小近距隧道之間存在較發(fā)育的節(jié)理時(shí),在控制新建隧道爆破作業(yè)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)既有隧道結(jié)構(gòu)的損害時(shí),可以利用節(jié)理的隔震效應(yīng),根據(jù)節(jié)理的幾何尺寸和充填物情況并參考本文獲得的規(guī)律調(diào)整爆破振動(dòng)控制措施,以期加快施工進(jìn)度、降低施工成本。
【圖文】：

也即，巖體無(wú)節(jié)理時(shí)，在距爆源中心 20cm 象。巖體中存在節(jié)理時(shí)，在應(yīng)力波通過(guò)節(jié)理處發(fā)生了反存在反射波的區(qū)域顏色加深（代表應(yīng)力增大）。隨著節(jié)理源的一側(cè)應(yīng)力波變得愈加稀疏、范圍愈加小、顏色愈加巖體，應(yīng)力波會(huì)在節(jié)理處發(fā)生反射；且隨著節(jié)理寬度的隔作用增強(qiáng)，節(jié)理中消耗的應(yīng)力波能量增多，穿過(guò)節(jié)理（a）無(wú)節(jié)理巖體 t=70μs 時(shí)有效應(yīng)力（Von Mises）云圖

(d)節(jié)理寬度 10cm 巖體 t=70μs 時(shí)有效應(yīng)力（Von Mises）云圖 3.3 巖體 t=70μs 時(shí)有效應(yīng)力（Von Mises）云圖（單位：1055 節(jié)引用的黃理興的觀點(diǎn)所述，應(yīng)力波波陣面的曲率反映主體范圍破碎量的切向拉應(yīng)力與應(yīng)力波波陣面的曲率有關(guān)后 t=110μs 時(shí)，，巖體中無(wú)節(jié)理以及節(jié)理寬度分別為 1cm、（Von Mises）云圖。從圖中可以看出，相較于巖體中無(wú)存在節(jié)理時(shí)，應(yīng)力波通過(guò)節(jié)理處應(yīng)力波波陣面的曲率發(fā)cm 時(shí)，應(yīng)力波波陣面曲率的變化還不明顯。隨著節(jié)理寬的曲率半徑明顯的增大。這說(shuō)明，隨著節(jié)理寬度的改變切向拉應(yīng)力的狀態(tài)發(fā)生了變化。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2646474