不同位置爆源作用下锚固洞室动态响应数值分析

发布时间：2019-06-28 12:53

【摘要】：研究爆炸动载对既有洞室安全稳定性的影响具有重要现实意义,但由于爆炸动载作用机理复杂、影响因素众多,使得对这一问题的研究与解决比较困难,仍有许多问题有待解决。本文主要运用有限元程序进行数值分析,从洞室周边不同位置施加爆炸动载,较为全面的研究了锚固洞室的动态响应特性。主要研究工作与成果如下:(1)运用ANSYS/LS-DYNA有限元程序,模拟了爆源位置分布在拱顶、拱侧、及直墙侧时,毛洞与锚固洞室围岩中的爆炸破坏过程,并基于已有模型试验研究,验证了所取计算模型、分析方法以及模拟结果的合理性,结果表明:数值计算过程较为稳定,结果具有较高置信度,可作同条件对比分析,能够作为研究爆炸动载对洞室作用影响问题的参考依据。(2)根据数值计算结果,研究了不同位置爆源作用下,应力波在洞室围岩中的传播作用规律、围岩动态裂纹形成分布特征、洞壁位移分布规律以及顶底板加速度响应特性,研究发现:反射拉伸波造成了模型围岩发生裂纹破坏现象,相同爆炸荷载条件下,毛洞破坏现象比锚固洞室要明显,洞室周边范围内,迎爆侧部围岩破坏最为严重,研究结果对洞室的抗爆设计及施工具有参考意义。(3)根据锚杆单元的轴向应力时程曲线特征,以及锚杆沿长度方向的应力变化情况,研究了锚杆的动载响应特性及其轴向应力分布情况,得到了不同位置爆源作用下,洞室周边锚杆的受力特征及分布规律,为锚杆抗爆加固技术的研究提供了参考。
[Abstract]:It is of great practical significance to study the influence of explosive dynamic load on the safety and stability of existing caverns. However, due to the complexity of explosive dynamic load mechanism and many influencing factors, it is difficult to study and solve this problem, and there are still many problems to be solved. In this paper, the finite element program is used for numerical analysis, and the dynamic response characteristics of anchoring caverns are studied comprehensively by applying explosive dynamic loads from different positions around the caverns. The main research work and achievements are as follows: (1) using ANSYS/LS-DYNA finite element program, the explosion failure process in the surrounding rock of pores and anchoring caverns is simulated when the explosion source is distributed in the arch roof, arch side and straight wall side. Based on the existing model test, the calculation model, analysis method and the rationality of the simulation results are verified. The results show that the numerical calculation process is stable and the results have high confidence. It can be used as a reference for the study of the influence of explosive dynamic load on the action of caverns. (2) according to the results of numerical calculation, the propagation law of stress wave in surrounding rock of caverns, the distribution characteristics of dynamic cracks in surrounding rock, the displacement distribution of caverns wall and the acceleration response characteristics of roof and floor under the action of explosion sources at different positions are studied. It is found that the reflected tensile wave causes crack failure in the surrounding rock of the model. Under the same explosion load, the failure phenomenon of the pores is more obvious than that of the anchoring caverns, and the surrounding rock damage of the explosion side is the most serious in the surrounding range of the caverns. The research results have reference significance for the anti-explosion design and construction of the caverns. (3) according to the characteristics of the axial stress time history curve of the anchor element and the stress variation of the anchor rod along the length direction, The dynamic load response characteristics and axial stress distribution of anchor rod are studied, and the stress characteristics and distribution law of bolt around caverns under the action of explosion source in different positions are obtained, which provides a reference for the research of bolt anti-explosion reinforcement technology.
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU45

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本文编号：2507320