超小净距下穿高铁隧道钻爆施工技术研究

发布时间：2017-08-05 20:20

  本文关键词：超小净距下穿高铁隧道钻爆施工技术研究

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【摘要】：国家经济快速发展的同时,也促进了交通设施的建设,但由于线路规划和地质条件限制,交叠隧道如雨后春笋不断涌现。小净距交叠隧道受力复杂、施工难度大,如何有效的解决这一难题已成为工程界所关心的热点。本文以沪昆高铁客运专线贵州段小高山泄水隧洞超小净距下穿小高山隧道的开挖为工程背景,通过应用理论计算、数值模拟及实测信号精细分析等方法,系统的研究了超小净距下穿既有隧道钻爆减震施工技术,建立了超小净距下穿既有隧道减震爆破技术体系,保障了既有隧道结构在下穿过程中的安全,为类似工程提供了宝贵的施工参考价值。主要研究工作及成果如下:1、依据工程实际和减震爆破理论设计了四套爆破方案,并对其可能造成的围岩损伤做了理论计算,同时制定了完善的爆破监测方案。2、借助有限元软件ANSYS/DYNA建立三维数值计算模型,研究缓冲层的减震机理及对减震层进行优化设计,并完成了新建泄水洞钻爆下穿过程的仿真模拟试验。3、实现了下穿施工的全过程监控,获得了大量宝贵的爆破振动与岩体声波测试数据。4、通过小波包+稳健回归的信号精细分析方法,从振动速度幅值和爆破能量两个方面分析振动信号。5、在振动分区理论的基础上,建立了隧道振动近区的BP小波神经网络预测模型。6、分析了现场围岩声波波速的变化情况,得到围岩的累积损伤及爆破松动圈范围。7、建立了超小净距下穿隧道减震爆破技术体系,能够很好的应用于超小净距下穿隧道的施工指导,并有效的保障既有隧道结构的安全。
【关键词】：超小净距 下穿隧道 缓冲层减震 累积损伤 BP小波 数值模拟
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题意义及背景10-12
• 1.1.1 课题意义10
• 1.1.2 课题背景10-12
• 1.2 超小净距定义12-13
• 1.3 超小净距隧道爆破施工现状13-14
• 1.4 超小净距下穿隧道爆破施工关键问题研究现状14-18
• 1.4.1 隧道爆破地震波传播规律14
• 1.4.2 超小净距下穿时既有隧道动力响应14-15
• 1.4.3 爆破振动荷载作用下围岩累积损伤计算及预测15-16
• 1.4.4 隧道爆破减震设计理论与技术16-18
• 1.5 主要研究内容与技术路线18-20
• 1.5.1 研究的主要内容18
• 1.5.2 技术路线18-20
• 第2章 小高山隧道泄水洞开挖爆破减震技术现场测试20-42
• 2.1 泄水洞爆破减震技术方案设计20-24
• 2.1.1 减震方案20-21
• 2.1.2 爆破方案21-24
• 2.2 爆破振动实时监测方案24-26
• 2.2.1 监测目的24
• 2.2.2 监测仪器24-25
• 2.2.3 测点布置25-26
• 2.3 围岩累积损伤测试方案26-29
• 2.3.1 测试目的26
• 2.3.2 测试仪器26-28
• 2.3.3 测点布置与测试步骤28-29
• 2.4 测试成果29-40
• 2.4.1 既有隧道振动响应29-34
• 2.4.2 既有隧道累积损伤测试34-40
• 2.5 本章小结40-42
• 第3章 隧道爆破缓冲层减震效果初步分析42-50
• 3.1 不同爆破方案的典型振动波形42-45
• 3.2 爆破振动效果分析45-47
• 3.2.1 爆破振动时程分析45
• 3.2.2 不同爆破方案的频谱分析45-47
• 3.3 多次爆破隧道围岩累积损伤分析47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 超小净距下穿隧道爆破振动响应特性精细分析50-68
• 4.1 爆破振动特性精细分析方法50-55
• 4.1.1 稳健回归方法50-52
• 4.1.2 萨氏经验公式的线性化52-53
• 4.1.3 小波包分析理论53
• 4.1.4 分段位的稳健回归分析53-55
• 4.2 隧道爆破地震波幅值传播规律精细分析55-61
• 4.2.1 远爆源的爆破地震波衰减分析55-58
• 4.2.2 近爆源的爆破地震波衰减分析58-61
• 4.3 隧道爆破地震波传播能量分布精细分析61-63
• 4.3.1 不同减震效果的频带能量分布61-62
• 4.3.2 不同减震效果的通道能量分布特性62-63
• 4.4 既有隧道爆破地震波轴向能量分布特性63-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第5章 缓冲层减震机理及其设计理论研究68-90
• 5.1 ANSYS/LS-DYNA动力分析方法简介68-69
• 5.2 爆破振动主要影响区域数值计算模型69-76
• 5.2.1 岩体本构模型70
• 5.2.2 炸药爆炸模型70-71
• 5.2.3 砂质缓冲层材料模型71-72
• 5.2.4 混凝土材料模型72
• 5.2.5 模型计算控制72-73
• 5.2.6 模型结果分析73-76
• 5.3 缓冲层减震机理76-81
• 5.3.1 未设缓冲层时的动力响应76-78
• 5.3.2 爆破主要参数对缓冲层减震效果影响78-81
• 5.4 缓冲层材料优化设计81-84
• 5.4.1 缓冲层采用压实土81-83
• 5.4.2 缓冲层采用泡沫铝层83-84
• 5.5 缓冲层几何参数优化设计84-88
• 5.5.1 缓冲层厚度影响84-86
• 5.5.2 缓冲层轴向长度影响86-88
• 5.6 既有隧道加固板对减震效果影响分析88-89
• 5.7 本章小结89-90
• 第6章 超小净距下穿既有隧道爆破振动响应特性研究90-114
• 6.1 实体隧道数值计算模型90-91
• 6.2 模型数值计算结构验证91-93
• 6.3 缓冲层对既有隧道结的动力响应特性93-112
• 6.3.1 新建隧道施工对既有隧道的影响因素93-94
• 6.3.2 无减震时既有隧道的动力响应94-103
• 6.3.3 减震时既有隧道的动力响应103-112
• 6.4 本章小结112-114
• 第7章 超小净距下穿隧道减震爆破技术及应用研究114-130
• 7.1 既有隧道缓冲层减震技术应用114-115
• 7.2 爆破技术与参数调整优化115
• 7.3 基于分区理论的爆破振动预测方法115-123
• 7.3.1 远爆源振动分区结果116-118
• 7.3.2 近爆源振动分区结果118-119
• 7.3.3 隧道近区爆破振动预测方法119-123
• 7.4 沪昆高铁小高山隧道泄水洞爆破施工效果评价123-127
• 7.4.1 泄水洞爆破振动评价124-125
• 7.4.2 既有高铁隧道围岩损伤评价125-127
• 7.5 本章小结127-130
• 第8章 结论与展望130-134
• 8.1 主要结论130-131
• 8.2 展望131-134
• 参考文献134-140
• 致谢140-141
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果141

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本文编号：626770