盾构隧道基岩爆破中人造临空面作用机理与应用研究
发布时间：2021-10-12 20:37
随着我国城市化水平不断提高,地铁系统已经成为绿色公共交通的主体部分。与此同时面临的施工环境也越来越复杂,在东部沿海地区,盾构隧道区间都不同程度地存在孤石或基岩侵入情况,影响了盾构工程的正常施工。目前主要采用“地面钻孔,孔内微差爆破”的预处理技术,但因无临空面的存在,大部分能量以振动的形式传递,不可避免地会威胁地面结构的安全,因此提高爆炸能量利用率,保护结构的安全至关重要。本文从创造临空面的角度出发,结合具体工程背景,主要研究了盾构隧道基岩爆破施工中人造临空面的作用机理和参数优化,并进行了现场实测,所得以下主要结论:（1）从理论上分析了爆炸应力波在岩石与人造临空面界面处的传播特性,以及盾构隧道基岩爆破中人造临空面的主要作用,包括应力集中作用、自由面效应以及能量衰减作用,发现空孔直径越大,对于爆破效果的改善越明显。（2）通过基本物理力学性能试验,得到了花岗岩的基本力学参数,以及试样单轴压缩荷载下的破坏规律。借助分离式SHPB装置,对不同加载速率下花岗岩的动态力学特性进行了分析,发现花岗岩的动态抗压强度和破碎特征具有较强的应变率效应。（3）通过对比试验和人造临空面参数优化试验,发现人造临空面...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
花岗岩岩样Figure3-1Granitesample
3花岗岩力学性能试验与分析21冲击压缩试验中所用花岗岩试样的直径为50mm，长度为25mm，长径比为0.5左右，其不平行度和不垂直度误差控制在0.02mm以内。整个过程用钻孔机、岩石切割机对花岗岩岩芯进行取芯、切割和打磨，如图3-3b示。（a）立式钻孔机（b）岩石切割机图3-2花岗岩试件加工设备Figure3-2Granitespecimenprocessingequipment（a）50mm×100mm试样（b）50mm×25mm试样图3-3花岗岩试样Figure3-3Granitesample3.2花岗岩密度测试（DensityDdeterminationofGranite）花岗岩试样已经制备成规则形状，宜采用量积法对其进行密度测试。因此对花岗岩进行自然状态下的密度测试，试验记录如表3-1所示。表3-1花岗岩密度测试记录Table3-1Granitedensitytestrecord试件编号直径（mm）长度（mm）质量（g）实测密度（g/cm3）平均密度（g/cm3）DY149.80100.10524.422.692.71DY249.91100.20529.032.70DY349.71100.15530.622.69DY449.69100.21544.212.75DY549.79100.35540.812.68
工程硕士专业学位论文223.3花岗岩试样单轴压缩试验（UniaxialCompressionTestofGraniteSample）3.3.1试验设备本文对花岗岩试样的单轴压缩试验是在中国矿业大学深部岩土国家重点实验室完成的，试验采用MTS-815电液伺服岩石试验系统，如图3-4所示，其技术指标如表3-2所示。图3-4MTS-815电液伺服岩石试验系统Figure3-4MTS-815Electrohydraulicservorocktestsystem表3-2MTS-815电液伺服岩石试验系统主要技术参数Table3-2MaintechnicalparametersofMTS-815electro-hydraulicservorocktestsystem指标参数最大轴向力1700KN三轴围压45MPa载荷测量精度±0.5%变形测量范围0～10mm（轴向），0～5mm（环向）数据采集频率5KHz3.3.2试样单轴压缩试验实验前对制备完成的花岗岩试样进行检查，选取光滑平整，平行度、平直度和垂直度均符合要求，没有明显的节理、裂隙等缺陷的试样进行试验。利用MTS-815电液伺服岩石试验系统对花岗岩试样进行单轴压缩试验，本次试验共进行5组，具体试验步骤如下：（1）选取符合上述要求的试样，在试验前完成对花岗岩试样质量、高度、长度的测量；（2）在测量完成后，将试样套上热缩膜，放上实验台；（3）试验开始前，先将环向应变计进行校准，然后将花岗岩试样置于压力室中，轴向先施加1KN的力以避免试样偏移；（4）通过岩石试验系统以0.002mm/s的加载速率，对花岗岩试样进行加载，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Adaboost-SVM组合算法的爆破振动强度预测研究[J]. 梅比,汪旭光,杨仁树. 振动与冲击. 2019(18)
[2]复合地层盾构隧道围岩压力计算方法研究[J]. 肖明清,封坤,李策,孙文昊. 岩石力学与工程学报. 2019(09)
[3]城市轨道交通2018年度统计和分析报告[J]. 城市轨道交通. 2019(04)
[4]临空面数量对爆破振动特征的影响研究[J]. 汪万红,冷振东,卢文波,赵明生,涂书芳,叶海旺. 矿冶工程. 2018(06)
[5]复合岩层地质下硬岩隧道掘进机滚刀布局方法[J]. 刘建琴,邢振华,宾怀成,郭伟. 浙江大学学报(工学版). 2019(01)
[6]考虑黏性效应的爆破震动区的理论分析[J]. 李志文,李建春,洪胜男,李海波,张国凯. 振动与冲击. 2018(17)
[7]空间交叉隧道爆破施工对邻近隧道结构影响研究[J]. 罗志翔,张敏超,钟祖良. 地下空间与工程学报. 2018(S1)
[8]城市浅埋隧道多临空面爆破振动强度影响因素分析[J]. 张明高. 建井技术. 2018(03)
[9]上软下硬复合地层隧道施工爆破岩体参数敏感性的灰色关联分析[J]. 孙江涛,张平平,孟亚锋,李志堂,王前,曾春涛. 公路. 2018(06)
[10]自由面与最小抵抗线对爆破振动的影响分析[J]. 何闯,尹冬梅,王海亮,闫鸿浩. 隧道建设(中英文). 2018(01)
硕士论文
[1]盾构隧道隐蔽岩体控制爆破技术研究[D]. 孙利.中国矿业大学 2018
[2]地铁车站爆破施工对地表建筑物的影响研究[D]. 杨家田.重庆大学 2016
[3]自由面对爆破振动效应影响的时频分析[D]. 徐荣文.长沙理工大学 2016
[4]复合地层盾构施工技术及质量管理研究[D]. 邹振辉.西安建筑科技大学 2015
[5]爆破振动对近距输油管线影响规律研究[D]. 高坤州.中国矿业大学 2015
[6]台山核电海底泥水盾构隧洞基岩及风化孤石地层深孔爆破技术研究与应用[D]. 梁奎生.中南大学 2012
[7]复合地层盾构施工技术及其对周围环境影响研究[D]. 杨界峰.南京林业大学 2010
本文编号：3433255
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
花岗岩岩样Figure3-1Granitesample
3花岗岩力学性能试验与分析21冲击压缩试验中所用花岗岩试样的直径为50mm，长度为25mm，长径比为0.5左右，其不平行度和不垂直度误差控制在0.02mm以内。整个过程用钻孔机、岩石切割机对花岗岩岩芯进行取芯、切割和打磨，如图3-3b示。（a）立式钻孔机（b）岩石切割机图3-2花岗岩试件加工设备Figure3-2Granitespecimenprocessingequipment（a）50mm×100mm试样（b）50mm×25mm试样图3-3花岗岩试样Figure3-3Granitesample3.2花岗岩密度测试（DensityDdeterminationofGranite）花岗岩试样已经制备成规则形状，宜采用量积法对其进行密度测试。因此对花岗岩进行自然状态下的密度测试，试验记录如表3-1所示。表3-1花岗岩密度测试记录Table3-1Granitedensitytestrecord试件编号直径（mm）长度（mm）质量（g）实测密度（g/cm3）平均密度（g/cm3）DY149.80100.10524.422.692.71DY249.91100.20529.032.70DY349.71100.15530.622.69DY449.69100.21544.212.75DY549.79100.35540.812.68
工程硕士专业学位论文223.3花岗岩试样单轴压缩试验（UniaxialCompressionTestofGraniteSample）3.3.1试验设备本文对花岗岩试样的单轴压缩试验是在中国矿业大学深部岩土国家重点实验室完成的，试验采用MTS-815电液伺服岩石试验系统，如图3-4所示，其技术指标如表3-2所示。图3-4MTS-815电液伺服岩石试验系统Figure3-4MTS-815Electrohydraulicservorocktestsystem表3-2MTS-815电液伺服岩石试验系统主要技术参数Table3-2MaintechnicalparametersofMTS-815electro-hydraulicservorocktestsystem指标参数最大轴向力1700KN三轴围压45MPa载荷测量精度±0.5%变形测量范围0～10mm（轴向），0～5mm（环向）数据采集频率5KHz3.3.2试样单轴压缩试验实验前对制备完成的花岗岩试样进行检查，选取光滑平整，平行度、平直度和垂直度均符合要求，没有明显的节理、裂隙等缺陷的试样进行试验。利用MTS-815电液伺服岩石试验系统对花岗岩试样进行单轴压缩试验，本次试验共进行5组，具体试验步骤如下：（1）选取符合上述要求的试样，在试验前完成对花岗岩试样质量、高度、长度的测量；（2）在测量完成后，将试样套上热缩膜，放上实验台；（3）试验开始前，先将环向应变计进行校准，然后将花岗岩试样置于压力室中，轴向先施加1KN的力以避免试样偏移；（4）通过岩石试验系统以0.002mm/s的加载速率，对花岗岩试样进行加载，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Adaboost-SVM组合算法的爆破振动强度预测研究[J]. 梅比,汪旭光,杨仁树. 振动与冲击. 2019(18)
[2]复合地层盾构隧道围岩压力计算方法研究[J]. 肖明清,封坤,李策,孙文昊. 岩石力学与工程学报. 2019(09)
[3]城市轨道交通2018年度统计和分析报告[J]. 城市轨道交通. 2019(04)
[4]临空面数量对爆破振动特征的影响研究[J]. 汪万红,冷振东,卢文波,赵明生,涂书芳,叶海旺. 矿冶工程. 2018(06)
[5]复合岩层地质下硬岩隧道掘进机滚刀布局方法[J]. 刘建琴,邢振华,宾怀成,郭伟. 浙江大学学报(工学版). 2019(01)
[6]考虑黏性效应的爆破震动区的理论分析[J]. 李志文,李建春,洪胜男,李海波,张国凯. 振动与冲击. 2018(17)
[7]空间交叉隧道爆破施工对邻近隧道结构影响研究[J]. 罗志翔,张敏超,钟祖良. 地下空间与工程学报. 2018(S1)
[8]城市浅埋隧道多临空面爆破振动强度影响因素分析[J]. 张明高. 建井技术. 2018(03)
[9]上软下硬复合地层隧道施工爆破岩体参数敏感性的灰色关联分析[J]. 孙江涛,张平平,孟亚锋,李志堂,王前,曾春涛. 公路. 2018(06)
[10]自由面与最小抵抗线对爆破振动的影响分析[J]. 何闯,尹冬梅,王海亮,闫鸿浩. 隧道建设(中英文). 2018(01)
硕士论文
[1]盾构隧道隐蔽岩体控制爆破技术研究[D]. 孙利.中国矿业大学 2018
[2]地铁车站爆破施工对地表建筑物的影响研究[D]. 杨家田.重庆大学 2016
[3]自由面对爆破振动效应影响的时频分析[D]. 徐荣文.长沙理工大学 2016
[4]复合地层盾构施工技术及质量管理研究[D]. 邹振辉.西安建筑科技大学 2015
[5]爆破振动对近距输油管线影响规律研究[D]. 高坤州.中国矿业大学 2015
[6]台山核电海底泥水盾构隧洞基岩及风化孤石地层深孔爆破技术研究与应用[D]. 梁奎生.中南大学 2012
[7]复合地层盾构施工技术及其对周围环境影响研究[D]. 杨界峰.南京林业大学 2010
本文编号：3433255
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