大孔径小台阶松动爆破关键技术研究与应用

发布时间：2017-09-24 03:18

  本文关键词：大孔径小台阶松动爆破关键技术研究与应用

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【摘要】：保护层由于靠近非爆破区,且厚度小,一般采用浅孔爆破方法开挖,但是需要钻孔的数量比较多,工作量大,不能保证工期的顺利实现。采用大孔径小台阶松动爆破方法来开挖保护层,由于炮孔孔径大,单孔装药量较多,可以负担的面积大,因此对于推进工期、加快工程进度有积极的作用。由于单孔装药量多,炸药爆炸时对保留岩体会产生一定程度的损伤。如何解决大孔径小台阶松动爆破对孔底岩体的损伤,是推广应用大孔径小台阶松动爆破技术的关键。在本文中,笔者依托山东某核电站基坑开挖项目,针对工程应用的实际需要,对大孔径小台阶松动爆破的装药结构进行了研究和优化,提出在保护层开挖中,将孔底空气间隔装药结构运用到大孔径小台阶松动爆破中,一方面能够使得一次爆破开挖量加大,另一方面能够起到保护保留岩体稳定性的作用。本文主要通过理论分析、数值计算、数值模拟和现场实验对孔底空气间隔装药结构的大孔径小台阶松动爆破进行了研究,主要内容如下:(1)通过理论分析,阐明了孔底空气间隔装药对周围岩石的破坏机理;经由数值计算,得出了孔底岩石破坏范围的计算方法,并计算了论文所设不同条件下的孔底岩石破坏范围。(2)通过运用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件进行数值模拟,对比了连续耦合装药和孔底空气间隔装药时孔底岩石所受到的有效应力,证明了后者能够在一定程度上保护孔底岩石稳定性;按照理论计算中采用的大孔径小台阶松动爆破参数及孔底空气柱相关参数建立模型,模拟出来的孔底岩石损伤范围与理论计算结果相差不大,表明了孔底岩石破坏范围理论计算公式具有合理性。(3)在山东某核电站项目部,按照理论计算和数值模拟中采用的爆破参数进行现场实验,实验结果证明采用大孔径小台阶松动爆破来开挖保护层岩体能够加快工程进度,运用孔底空气间隔不耦合装药能够很好的保护建基面的稳定性。
【关键词】：保护层开挖 大孔径小台阶松动爆破 孔底岩石破坏范围 数值模拟 孔底空气间隔装药
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 选题背景及研究意义11-12
• 1.1.1 选题背景11-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 国外研究现状13-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.3 研究目标与研究内容17-18
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 1.4 技术路线18-19
• 第二章 大孔径小台阶松动爆破机理分析19-29
• 2.1 岩石破碎过程和特点19-20
• 2.1.1 粉碎圈的形成19
• 2.1.2 裂隙圈的形成19-20
• 2.1.3 弹性震动圈的形成20
• 2.1.4 岩石破碎过程的特点20
• 2.2 大孔径小台阶松动爆破模型20-21
• 2.2.1 建立模型20-21
• 2.2.2 大孔径小台阶松动爆破的特点21
• 2.3 装药结构的选择21-23
• 2.3.1 耦合装药结构22
• 2.3.2 不耦合装药结构22-23
• 2.3.3 大孔径小台阶松动爆破的装药结构23
• 2.4 孔底空气间隔装药技术分析23-27
• 2.4.1 空气柱的作用23-25
• 2.4.2 空气柱长度对爆破效果的影响25-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第三章 大孔径小台阶松动爆破参数研究29-55
• 3.1 孔壁压力计算29-37
• 3.1.1 耦合装药条件下孔壁初始峰压29-32
• 3.1.2 径向不耦合装药条件下孔壁上的准静压力32-33
• 3.1.3 孔底空气间隔装药条件下孔壁上的准静压力33-37
• 3.2 孔底岩石破坏范围计算37-51
• 3.2.1 耦合装药条件下孔底岩石破坏范围37-39
• 3.2.2 孔底空气间隔装药条件下孔底岩石破坏范围39-51
• 3.3 孔底空气间隔装药结构中空气柱长度计算51-53
• 3.3.1 孔底不出现粉碎圈的条件51-52
• 3.3.2 孔底不出现裂隙圈的条件52-53
• 3.4 小结53-55
• 第四章 大孔径小台阶松动爆破数值模拟55-69
• 4.1ANSYS/LSDYNA软件简介55-56
• 4.2 LS_DYNA模拟爆破算法的选取56
• 4.3 岩石的屈服条件56-58
• 4.4 孔底空气间隔装药结构与连续耦合装药爆破数值模拟对比58-64
• 4.4.1 建立模型58
• 4.4.2 岩体模型及参数58-59
• 4.4.3 炸药材料及状态方程59-60
• 4.4.4 网格划分及边界处理60-61
• 4.4.5 数值模拟计算61
• 4.4.6 数值模拟结果61-64
• 4.5 孔底空气间隔不耦合装药数值模拟64-68
• 4.5.1 建模及模型网格划分65
• 4.5.2 数值模拟结果65-68
• 4.6 小结68-69
• 第五章 工程应用实例69-77
• 5.1 工程概况69-71
• 5.1.1 工程地质条件69
• 5.1.2 当前保护层开挖方法69-71
• 5.1.3 保护层开挖要求71
• 5.2 爆破实验参数71-75
• 5.2.1 施工机械设备配备71-72
• 5.2.2 堵塞长度72
• 5.2.3 炮孔间距72-73
• 5.2.4 炮孔排距73
• 5.2.5 单位炸药消耗量73
• 5.2.6 起爆点位置73-74
• 5.2.7 预留保护层爆破设计方案74
• 5.2.8 预留保护层爆破设计方案74-75
• 5.3 爆破实验效果75-76
• 5.4 小结76-77
• 第六章 结论与展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 不足与展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 硕士研究生期间所取成果85

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本文编号：909047