基于ALE算法的隧道开挖爆破振动特性数值分析

发布时间：2018-03-11 09:47

  本文选题：状态方程　切入点：数值模拟　出处：《大连理工大学学报》2017年03期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：基于ANSYS/LS-DYNA软件,分析隧道开挖过程中爆破振动对围岩及初期支护的影响.为了使数值模拟能够真正反映实际情况,采用更精确合理的爆炸数值计算方法:利用软件内置炸药模块和状态方程模拟爆破荷载的作用,并采用ALE算法模拟炸药与岩石之间的接触关系.在ALE算法中,为防止爆炸过程中网格的过分畸变给结果带来不利影响,将炸药定义成流体.分析结果表明:应力、速度均在爆炸发生的极短时间内达到峰值,而后迅速衰减,10ms后达到稳定状态.上台阶爆破在围岩拱顶处产生的水平振速峰值为下台阶爆破的6倍左右,在拱脚位置约为0.88倍;上台阶爆破在围岩拱顶处产生的竖直振速峰值为下台阶爆破的8倍左右.下台阶爆破在围岩拱顶处产生的应力峰值是上台阶爆破的1/5,在拱脚处相差不大;同一位置,初期支护结构质点振速峰值与单元应力峰值均比围岩大.
[Abstract]:Based on ANSYS/LS-DYNA software, the influence of blasting vibration on surrounding rock and initial support during tunnel excavation is analyzed. A more accurate and reasonable method for numerical calculation of explosion is adopted: the blasting load is simulated by using the built-in explosive module and the equation of state, and the contact relation between explosive and rock is simulated by ALE algorithm. In ALE algorithm, the relation between explosive and rock is simulated. In order to prevent the excessive distortion of the mesh in the explosion process from adversely affecting the results, the explosive is defined as a fluid. The results show that the stress and velocity of the explosive reach its peak value in a very short period of time when the explosion occurs. The peak value of horizontal vibration velocity produced by upper step blasting is about 6 times of that of lower step blasting and 0.88 times at arch foot. The peak value of vertical vibration velocity produced by upper step blasting in surrounding rock arch is about 8 times that of lower step blasting. The peak value of stress produced by lower step blasting in surrounding rock arch is 1 / 5 of that in the top of wall rock, and the difference is not significant at the arch foot; in the same position, the peak value of the vertical vibration velocity is about 8 times of that of the lower step blasting. The peak value of particle vibration velocity and element stress of primary support structure is larger than that of surrounding rock.
【作者单位】： 大连理工大学土木工程学院;
【基金】：住建部科技项目(2014-K5-005) 大连市建委科技项目(052033)
【分类号】：U455.6

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本文编号：1597640