爆炸作用下锚固洞室的振动速度分布规律及锚杆参数的影响
发布时间：2021-03-21 03:56
基于模型实验,利用数值分析方法研究了爆炸作用下锚固洞室的振动速度分布规律,探讨了锚杆间距与长度对振动速度的影响。结果表明:在顶爆作用下,锚杆加固前后地下洞室拱顶、拱脚、侧墙、拱底振动速度峰值依次减小,锚杆能够起到减小振动速度的效果;集中装药爆炸后应力波以球形向四周传播,在应力波与地下洞室作用之前,振动速度的方向沿着径向由外向内,质点振动速度先增加后减小;当应力波与地下锚固洞室相互作用后,振动速度在地下锚固洞室自由面以及锚固区与非锚固区之间发生放大效应,并且改变了锚固洞室洞壁振动速度的方向;在顶爆作用下,随着锚杆长度的增加,相同间距地下锚固洞室洞壁拱顶振动速度峰值逐渐增大,拱脚和侧墙振动速度峰值逐渐减小,拱底振动速度峰值变化较小。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
分析(simulation)图9模拟结果与Fig.9Comparisonbetweendamaged(a)数值
洳??挠跋欤??陨铣晒?苌倏?虑振动速度分布规律。然而目前国内把振动速度作为安全评判标准，故本文在模型实验基础上，利用数值分析方法研究爆炸荷载作用下锚固洞室的质点振动速度(PPV)分布规律，探讨不同锚杆间距及长度对其产生的影响，为爆炸荷载作用下锚杆的设计及应用提供参考。2数值计算模型2.1模型参数及网格划分本数值模型参考文献[12]建立，将其简化为平面应变问题，模型宽×高为240cm×230cm，洞室为直墙圆拱形，跨度、高度、圆拱半径分别为60cm、40cm、35cm，如图1所示。图1模型简图(单位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)图1中P1、P2是两个压应力时程曲线监测点，并在洞壁拱顶、拱脚、侧墙、拱底设置振动速度监测点，分别为V1、V2、V3、V4。数值分析中考虑四种锚杆间距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五种长度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸动载是通过在距装药中心半径为10cm的爆腔中施加如图2所示的实验爆炸压力时程曲线来实现的，爆炸源中心距洞顶83cm，左右边界及模型下部用无限元来模拟半无限体。数值模拟使用适合爆炸计算的显示分析求解器。洞室采用分区划分网格，即在几何规则的区域使用结构化网格划分技术，在复杂边界区域使用自由网格划分技术，网格采用四边形平面应变单元，如图3所示。根据文献[13]及本文的试算，选取网格尺寸为10mm。图2爆炸压力时程曲线Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure图3网格划分示意图Fig.3Meshingdiagram2.2模型本构模型的岩石采用能够较好地反映岩石等准脆性材料在爆炸荷载下损伤状态的混凝土?
×230cm，洞室为直墙圆拱形，跨度、高度、圆拱半径分别为60cm、40cm、35cm，如图1所示。图1模型简图(单位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)图1中P1、P2是两个压应力时程曲线监测点，并在洞壁拱顶、拱脚、侧墙、拱底设置振动速度监测点，分别为V1、V2、V3、V4。数值分析中考虑四种锚杆间距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五种长度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸动载是通过在距装药中心半径为10cm的爆腔中施加如图2所示的实验爆炸压力时程曲线来实现的，爆炸源中心距洞顶83cm，左右边界及模型下部用无限元来模拟半无限体。数值模拟使用适合爆炸计算的显示分析求解器。洞室采用分区划分网格，即在几何规则的区域使用结构化网格划分技术，在复杂边界区域使用自由网格划分技术，网格采用四边形平面应变单元，如图3所示。根据文献[13]及本文的试算，选取网格尺寸为10mm。图2爆炸压力时程曲线Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure图3网格划分示意图Fig.3Meshingdiagram2.2模型本构模型的岩石采用能够较好地反映岩石等准脆性材料在爆炸荷载下损伤状态的混凝土塑性损伤本构模型(CDP)。该模型具体参数见表1，其中b0、c0和cK分别是轴向初始屈服压应力、非等轴向初始屈服压应力和表征偏应力平面上屈服曲线形状的参数。相关曲线如图4~图7所示，其中：c为单轴压缩应力；c为单轴压缩应变；t为单轴拉伸应力；t为单轴拉伸应变；plt为等效拉伸塑性应变；plc为等效压缩塑性应变；d为损伤因子。岩石强度和应变率?
本文编号：3092275
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
分析(simulation)图9模拟结果与Fig.9Comparisonbetweendamaged(a)数值
洳??挠跋欤??陨铣晒?苌倏?虑振动速度分布规律。然而目前国内把振动速度作为安全评判标准，故本文在模型实验基础上，利用数值分析方法研究爆炸荷载作用下锚固洞室的质点振动速度(PPV)分布规律，探讨不同锚杆间距及长度对其产生的影响，为爆炸荷载作用下锚杆的设计及应用提供参考。2数值计算模型2.1模型参数及网格划分本数值模型参考文献[12]建立，将其简化为平面应变问题，模型宽×高为240cm×230cm，洞室为直墙圆拱形，跨度、高度、圆拱半径分别为60cm、40cm、35cm，如图1所示。图1模型简图(单位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)图1中P1、P2是两个压应力时程曲线监测点，并在洞壁拱顶、拱脚、侧墙、拱底设置振动速度监测点，分别为V1、V2、V3、V4。数值分析中考虑四种锚杆间距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五种长度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸动载是通过在距装药中心半径为10cm的爆腔中施加如图2所示的实验爆炸压力时程曲线来实现的，爆炸源中心距洞顶83cm，左右边界及模型下部用无限元来模拟半无限体。数值模拟使用适合爆炸计算的显示分析求解器。洞室采用分区划分网格，即在几何规则的区域使用结构化网格划分技术，在复杂边界区域使用自由网格划分技术，网格采用四边形平面应变单元，如图3所示。根据文献[13]及本文的试算，选取网格尺寸为10mm。图2爆炸压力时程曲线Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure图3网格划分示意图Fig.3Meshingdiagram2.2模型本构模型的岩石采用能够较好地反映岩石等准脆性材料在爆炸荷载下损伤状态的混凝土?
×230cm，洞室为直墙圆拱形，跨度、高度、圆拱半径分别为60cm、40cm、35cm，如图1所示。图1模型简图(单位：cm)Fig.1Modeldiagram(unit：cm)图1中P1、P2是两个压应力时程曲线监测点，并在洞壁拱顶、拱脚、侧墙、拱底设置振动速度监测点，分别为V1、V2、V3、V4。数值分析中考虑四种锚杆间距(3cm、4cm、6cm、9cm)和五种长度(12cm、18cm、24cm、30cm、36cm)。爆炸动载是通过在距装药中心半径为10cm的爆腔中施加如图2所示的实验爆炸压力时程曲线来实现的，爆炸源中心距洞顶83cm，左右边界及模型下部用无限元来模拟半无限体。数值模拟使用适合爆炸计算的显示分析求解器。洞室采用分区划分网格，即在几何规则的区域使用结构化网格划分技术，在复杂边界区域使用自由网格划分技术，网格采用四边形平面应变单元，如图3所示。根据文献[13]及本文的试算，选取网格尺寸为10mm。图2爆炸压力时程曲线Fig.2Thetimehistoricalcurveofblastingpressure图3网格划分示意图Fig.3Meshingdiagram2.2模型本构模型的岩石采用能够较好地反映岩石等准脆性材料在爆炸荷载下损伤状态的混凝土塑性损伤本构模型(CDP)。该模型具体参数见表1，其中b0、c0和cK分别是轴向初始屈服压应力、非等轴向初始屈服压应力和表征偏应力平面上屈服曲线形状的参数。相关曲线如图4~图7所示，其中：c为单轴压缩应力；c为单轴压缩应变；t为单轴拉伸应力；t为单轴拉伸应变；plt为等效拉伸塑性应变；plc为等效压缩塑性应变；d为损伤因子。岩石强度和应变率?
本文编号：3092275
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