深埋隧道跨断层区域爆破开挖动力响应规律及其敏感性研究
发布时间：2021-02-07 11:20
随着社会经济的飞速发展,各大区域间的资源流动性升级需求愈发迫切,完善和加强各类交通网络建设的任务势在必行。在交通线路设计之初,往往会综合考虑经济发展、人口聚集、工程建设、国家战略等因素。因此,在隧道修建的过程中,不可避免会遇到穿越断层破碎带等不良地质段的情况。大量工程实践和研究表明,隧道围岩的变形和破坏较大程度上受断层破碎带等软弱结构面的控制,软弱结构面一旦发生相对错动,将会造成隧道结构破坏、围岩失稳坍塌等重大灾害。针对上述问题,本文以新疆北天山隧道某断层破碎带段为工程背景,以ANSYS/LS-DYNA软件模拟作为分析手段,研究深埋隧道跨断层区域爆破开挖动力响应规律,并进行断层宽度、地应力大小和围岩等级对隧道爆破开挖动力响应敏感性的探究,对隧道设计和施工具有重要的理论指导意义,其主要研究成果如下:1.以新疆北天山隧道某断层破碎带段为工程背景,基于隧道断面及岩体分布特征,运用ANSYS/LS-DYNA对含断层隧道爆破开挖进行三维仿真模拟,讨论隧道跨断层区域围岩中具有代表性的关键点的竖向振速峰值、竖向位移峰值和最大主应力附加值峰值的分布特征。2.总结在爆破开挖推进下隧道结构横断面方向与沿轴...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 含断层隧道爆破开挖设计施工技术研究现状
1.2.2 含断层隧道爆破开挖理论研究现状
1.2.3 含断层隧道爆破开挖数值仿真研究现状
1.2.4 含断层隧道爆破开挖模型试验研究现状
1.3 本文主要研究内容与技术路线
第2章 含断层隧道爆破的基本理论与爆破方案设计
2.1 含断层隧道爆破的基本理论
2.1.1 断层的形成及其对隧道建设的影响
2.1.2 断层对爆破作用的影响
2.1.3 爆炸地震波传播特征
2.1.4 断层对岩体变形和破坏的影响
2.2 工程概况
2.2.1 北天山公路隧道简介
2.2.2 自然地理概况
2.2.3 公路沿线主要断层构造
2.3 隧道施工爆破方案设计
2.3.1 隧道施工爆破方案选取
2.3.2 隧道施工爆破参数选取
2.3.3 隧道施工炮孔布置
2.4 本章小结
第3章 隧道断层区域爆破开挖动力响应分析
3.1 动力有限元软件简介
3.1.1 Drucker-Prager本构模型
3.1.2 显式式积分算法
3.1.3 隐式积分算法
3.2 有限元模型的建立
3.2.1 爆破荷载的确定
3.2.2 断层模拟方法
3.2.3 边界条件及阻尼设置
3.2.4 数值计算模型
3.2.5 模拟方案
3.3 模拟结果分析
3.3.1 断层对围岩的动力响应影响分析
3.3.2 爆破开挖进尺下围岩动力响应分析
3.3.3 隧道断面横向爆破开挖动力响应规律分析
3.4 本章小结
第4章 跨断层隧道爆破开挖动力响应的敏感性研究
4.1 正交试验理论基础及方案设计
4.1.1 正交试验设计的主要指标
4.1.2 正交试验的基本程序
4.1.3 正交试验结果分析的方法
4.2 断层隧道动力响应敏感因素研究方案设计
4.3 数值模拟条件及监测点布置
4.3.1 数值计算的物理力学参数
4.3.2 监测点分布
4.4 数值正交试验的结果分析
4.4.1 隧道爆破振动响应监测数据分析
4.4.2 隧道围岩振速峰值结果分析
4.4.3 隧道围岩峰值位移结果分析
4.4.4 隧道围岩最大主应力结果分析
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
硕士期间发表的学术论文及参与的主要科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道穿越片岩断层破碎带塌方涌水机理及处治技术[J]. 王章琼,晏鄂川,王亚军. 施工技术. 2018(24)
[2]巷道穿过断层影响破碎带支护技术研究[J]. 伊丽娟,赵洪,徐青云. 煤炭工程. 2018(04)
[3]影响断层活化的破碎带特征参数敏感性分析[J]. 李鹏飞,刘启蒙,陈秀艳. 中国安全生产科学技术. 2017(05)
[4]穿越断层破碎带铁路隧道施工与监测[J]. 李凤岭. 青岛理工大学学报. 2017(02)
[5]断层破碎带对公路边坡工程的影响分析[J]. 刘宏力,刘品,吁燃. 公路交通技术. 2017(02)
[6]断层隧道爆破开挖的动力响应分析[J]. 凌同华,曹峰,李洁. 现代隧道技术. 2016(02)
[7]断层破碎带及岩脉对隧道开挖的影响分析[J]. 邵勇,阎长虹,马庆华. 中外公路. 2015(06)
[8]跨断层隧道围岩渐进性破坏模型试验及数值模拟[J]. 徐前卫,程盼盼,朱合华,丁文其,李元海,王婉婷,罗云. 岩石力学与工程学报. 2016(03)
[9]穿越断层破碎带深埋隧道围岩失稳的突变理论分析[J]. 宋瑞刚,张顶立,文明. 土木工程学报. 2015(S1)
[10]逆断层不同倾角对采场冲击地压的诱导分析[J]. 李守国,吕进国,姜耀东,姜文忠. 采矿与安全工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]隧道泥质充填断层破碎带劈裂注浆扩散机理及工程应用[D]. 俞文生.长沙理工大学 2015
[2]穿越断层带隧道建设关键力学问题研究[D]. 李科.上海交通大学 2013
[3]跨断层隧道结构非线性地震损伤反应分析[D]. 王峥峥.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]加卸载应力波对深部地下洞室变形和破坏影响规律的研究[D]. 宋凯文.武汉理工大学 2018
[2]断层区域隧道围岩稳定性分析[D]. 丁少梅.兰州大学 2017
[3]隧道穿越断层破碎带围岩变形规律研究[D]. 常乔磊.西南交通大学 2017
[4]FLAC3D断层模拟中接触面法与弱化法的研究及应用[D]. 蔡胜海.中国矿业大学 2016
[5]跨断层隧道减震结构地震动力响应研究[D]. 靳宗振.西南交通大学 2014
[6]断层区域隧道爆破开挖的动力响应分析及注浆方案优化[D]. 李洁.长沙理工大学 2014
[7]浅埋隧道爆破开挖与监控技术研究[D]. 刘民.北京工业大学 2012
[8]隧道穿越断层破碎带施工风险分析及围岩变形规律研究[D]. 王鲁南.山东大学 2012
[9]穿越断层隧道震害机理以及抗减震技术研究[D]. 张维庆.西南交通大学 2012
[10]抗震缝及相关结构构造在隧道抗震减震中的研究[D]. 黄博.重庆交通大学 2012
本文编号：3022146
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 含断层隧道爆破开挖设计施工技术研究现状
1.2.2 含断层隧道爆破开挖理论研究现状
1.2.3 含断层隧道爆破开挖数值仿真研究现状
1.2.4 含断层隧道爆破开挖模型试验研究现状
1.3 本文主要研究内容与技术路线
第2章 含断层隧道爆破的基本理论与爆破方案设计
2.1 含断层隧道爆破的基本理论
2.1.1 断层的形成及其对隧道建设的影响
2.1.2 断层对爆破作用的影响
2.1.3 爆炸地震波传播特征
2.1.4 断层对岩体变形和破坏的影响
2.2 工程概况
2.2.1 北天山公路隧道简介
2.2.2 自然地理概况
2.2.3 公路沿线主要断层构造
2.3 隧道施工爆破方案设计
2.3.1 隧道施工爆破方案选取
2.3.2 隧道施工爆破参数选取
2.3.3 隧道施工炮孔布置
2.4 本章小结
第3章 隧道断层区域爆破开挖动力响应分析
3.1 动力有限元软件简介
3.1.1 Drucker-Prager本构模型
3.1.2 显式式积分算法
3.1.3 隐式积分算法
3.2 有限元模型的建立
3.2.1 爆破荷载的确定
3.2.2 断层模拟方法
3.2.3 边界条件及阻尼设置
3.2.4 数值计算模型
3.2.5 模拟方案
3.3 模拟结果分析
3.3.1 断层对围岩的动力响应影响分析
3.3.2 爆破开挖进尺下围岩动力响应分析
3.3.3 隧道断面横向爆破开挖动力响应规律分析
3.4 本章小结
第4章 跨断层隧道爆破开挖动力响应的敏感性研究
4.1 正交试验理论基础及方案设计
4.1.1 正交试验设计的主要指标
4.1.2 正交试验的基本程序
4.1.3 正交试验结果分析的方法
4.2 断层隧道动力响应敏感因素研究方案设计
4.3 数值模拟条件及监测点布置
4.3.1 数值计算的物理力学参数
4.3.2 监测点分布
4.4 数值正交试验的结果分析
4.4.1 隧道爆破振动响应监测数据分析
4.4.2 隧道围岩振速峰值结果分析
4.4.3 隧道围岩峰值位移结果分析
4.4.4 隧道围岩最大主应力结果分析
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
硕士期间发表的学术论文及参与的主要科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道穿越片岩断层破碎带塌方涌水机理及处治技术[J]. 王章琼,晏鄂川,王亚军. 施工技术. 2018(24)
[2]巷道穿过断层影响破碎带支护技术研究[J]. 伊丽娟,赵洪,徐青云. 煤炭工程. 2018(04)
[3]影响断层活化的破碎带特征参数敏感性分析[J]. 李鹏飞,刘启蒙,陈秀艳. 中国安全生产科学技术. 2017(05)
[4]穿越断层破碎带铁路隧道施工与监测[J]. 李凤岭. 青岛理工大学学报. 2017(02)
[5]断层破碎带对公路边坡工程的影响分析[J]. 刘宏力,刘品,吁燃. 公路交通技术. 2017(02)
[6]断层隧道爆破开挖的动力响应分析[J]. 凌同华,曹峰,李洁. 现代隧道技术. 2016(02)
[7]断层破碎带及岩脉对隧道开挖的影响分析[J]. 邵勇,阎长虹,马庆华. 中外公路. 2015(06)
[8]跨断层隧道围岩渐进性破坏模型试验及数值模拟[J]. 徐前卫,程盼盼,朱合华,丁文其,李元海,王婉婷,罗云. 岩石力学与工程学报. 2016(03)
[9]穿越断层破碎带深埋隧道围岩失稳的突变理论分析[J]. 宋瑞刚,张顶立,文明. 土木工程学报. 2015(S1)
[10]逆断层不同倾角对采场冲击地压的诱导分析[J]. 李守国,吕进国,姜耀东,姜文忠. 采矿与安全工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]隧道泥质充填断层破碎带劈裂注浆扩散机理及工程应用[D]. 俞文生.长沙理工大学 2015
[2]穿越断层带隧道建设关键力学问题研究[D]. 李科.上海交通大学 2013
[3]跨断层隧道结构非线性地震损伤反应分析[D]. 王峥峥.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]加卸载应力波对深部地下洞室变形和破坏影响规律的研究[D]. 宋凯文.武汉理工大学 2018
[2]断层区域隧道围岩稳定性分析[D]. 丁少梅.兰州大学 2017
[3]隧道穿越断层破碎带围岩变形规律研究[D]. 常乔磊.西南交通大学 2017
[4]FLAC3D断层模拟中接触面法与弱化法的研究及应用[D]. 蔡胜海.中国矿业大学 2016
[5]跨断层隧道减震结构地震动力响应研究[D]. 靳宗振.西南交通大学 2014
[6]断层区域隧道爆破开挖的动力响应分析及注浆方案优化[D]. 李洁.长沙理工大学 2014
[7]浅埋隧道爆破开挖与监控技术研究[D]. 刘民.北京工业大学 2012
[8]隧道穿越断层破碎带施工风险分析及围岩变形规律研究[D]. 王鲁南.山东大学 2012
[9]穿越断层隧道震害机理以及抗减震技术研究[D]. 张维庆.西南交通大学 2012
[10]抗震缝及相关结构构造在隧道抗震减震中的研究[D]. 黄博.重庆交通大学 2012
本文编号：3022146
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