新林隧道光面爆破参数优化研究及工程应用

发布时间：2020-03-19 12:33

【摘要】：光面爆破技术是一种生产实践中广泛应用的爆破技术。光面爆破开挖后的开挖面光滑平整,可减少超欠挖,降低围岩受损伤程度,提高围岩稳定性,具有安全、经济、高效的特点。本文利用理论分析与数值模拟相结合的方法,对光面爆破中的空孔效应、不耦合装药相关参数以及光面层厚度进行了分析。针对岩石爆破的工程问题,采用显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值模拟,结合ALE算法及流固耦合方法对炸药在岩石中的爆破过程进行了分析,选取了岩石、炸药、空气、水等材料的本构模型,确定了材料参数,以岩石损伤因子作为描述岩体损伤程度的分析变量。针对岩石爆破中的空孔效应,本文基于理论计算,解释了岩石爆破中空孔的应力集中现象和自由面作用。通过数值模拟,分析了空孔距炮孔的距离、空孔直径等因素对岩体损伤、应力分布的影响。针对岩石爆破中的不耦合装药问题,本文对空气、水两种不耦合介质进行了理论分析和数值模拟,并与耦合装药进行了对比。对轴向不耦合装药和径向不耦合装药两种装药方式进行了数值模拟,量化分析了两种装药方式在炮孔壁的压力分布形式以及对岩体产生的损伤区域。光面层厚度是光面爆破中的重要参数。本文基于波传播的理论,分析了爆炸应力波在自由面的反射以及在岩体中的叠加。通过建立不同的光面层厚度模型,分析光面层厚度与岩体中损伤分布的关系,从而合理选取光面层厚度。在理论分析和数值模拟的基础上,结合新林隧道的工程状况和相关规范,确定了光面爆破中炮孔间距、不耦合系数、光面层厚度等参数,并应用与工程实践,取得了良好的爆破效果。
【图文】：

技术流程图

炮孔内炸药爆炸后产生的爆炸冲击波和爆生气体作附近岩体破碎，，形成破碎区，这一过程需要消耗爆炸冲击波在岩石中传播距离的增大，爆炸冲击波衰减为使裂纹萌发、扩展、贯通以形成裂隙区。爆炸应力波减至无法破损岩体，在岩体的一定范围内产生弹性区后产生的冲击波压力为0=11 +02药爆炸产生的压力；ρ0为炸药密度；DV为炸药爆炸热膨胀指数。波在孔壁处产生的透射波压力为=2+00石中的声速；ρ为岩石密度。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.6

【参考文献】

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4 文h

本文编号：2590228