隧道爆破冲击波传播机制及危害控制研究

发布时间：2017-04-02 12:06

  本文关键词：隧道爆破冲击波传播机制及危害控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国工农业生产水平的日益提高,对运输的要求日益加剧,公路、铁路建设事业突飞猛进地发展,特别是伴随着各城市地铁的发展建设,出现了大量的市政隧道。隧道施工爆破作业中产生的爆破冲击波、爆破噪音将会影响周围居民人身财产安全以及生活舒适感。为减轻隧道爆破冲击波对环境的影响,保障周围居民的安全舒适,必须对隧道爆破冲击波进行深入研究,并采取适当的控制措施。常用的爆破冲击波研究方法有理论分析、数值模拟和模拟实验,目前数值模拟仿真计算是被最为广泛采用的手段。本文总结了公路隧道爆破冲击波研究的现状、发展趋势和存在的问题,阐述了爆破冲击波形成和传播的基本原理,分析了隧道内空气状态,以CFD软件FLUENT作为工具结合双碑隧道实际施工情况建立了双洞隧道爆破冲击波传播二维有限元模型,运用所建立的模型对爆破冲击波传播特性、各位置超压分布规律及超压衰减影响因素进行了系统的分析研究,利用现场监测数据检验了模拟和理论研究的准确度,介绍了两种控制隧道爆破施工中冲击波超压的装置。得出主要结论如下：1)隧道内压强场稳定前,冲击波超压分布在炸药填充区边缘存在着一条很明显的分界线,炸药填充区内部的压强相对较小,填充区外缘压强较大；超压稳定过程中,马赫反射逐渐消失,冲击波阵面逐渐由曲面波发展成为平面波。2)当x170m后,隧道内冲击波的超压趋于稳定,在相同的初始条件下,在x=200m处的超压值,ΔP无△P人△P车,表明横通道的存在,在一定程度上加快了爆破冲击波的衰减速度,且车行横通道效果更明显。3)爆破冲击波模拟衰减曲线与理论衰减曲线基本吻合,x15m时,两条曲线可认为基本重合,当x15m时,两条曲线的分歧较大,此时理论公式误差较大,掌子面附近的超压模拟值更为准确。4)当转角为45°和60°时,巷道内的冲击波整体超压都要大于没有转角时的超压,当转角为90°和135°时,巷道内的冲击波整体超压小于没有转角时的超压；当有转角存在时,冲击波传播经过90°转角时超压削弱最多；当0090时,冲击波超压衰减幅度随着转角的增大而增大,当900180时,冲击波超压衰减幅度随着转角的增大而减小。
【关键词】：空气冲击波 超压衰减 数值模拟 现场监测 控制措施
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.6
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.2.3 研究现状评价15
• 1.3 本文的主要研究内容及方法15-19
• 1.3.1 工程背景15-16
• 1.3.2 主要研究内容16-17
• 1.3.3 研究方法17-19
• 第2章 隧道爆破冲击波数值模拟理论基础19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 计算流体力学(CFD)理论19-25
• 2.2.1 CFD理论概述19-21
• 2.2.2 CFD软件FLUENT介绍21-23
• 2.2.3 流体力学理论基础23-25
• 2.3 爆破冲击波理论25-30
• 2.3.1 冲击波的形成25-27
• 2.3.2 冲击波特性27
• 2.3.3 冲击波的传播27-30
• 2.4 爆破冲击波的理论计算30-35
• 2.4.1 冲击波超压理论计算公式推导30-33
• 2.4.2 冲击波理论衰减曲线33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 隧道爆破冲击波传播机制的数值模拟36-56
• 3.1 引言36
• 3.2 模型建立36-40
• 3.2.1 数学模型的确定36-37
• 3.2.2 几何模型的建立37-38
• 3.2.3 边界及初始条件的确定38-39
• 3.2.4 计算网格的划分39-40
• 3.2.5 求解方法的选取40
• 3.3 隧道爆破冲击波传播规律模拟40-50
• 3.3.1 单洞隧道爆破冲击波传播规律40-43
• 3.3.2 横通道附近冲击波传播规律43-48
• 3.3.3 模拟衰减曲线与理论曲线对比48-50
• 3.4 不同转角对爆破冲击波传播的影响50-54
• 3.4.1 不同转角时冲击波超压分布规律50-52
• 3.4.2 不同转角时冲击波超压衰减规律52-53
• 3.4.3 不同转角对冲击波超压衰减的影响53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第4章 隧道爆破冲击波的监测与危害控制56-72
• 4.1 引言56
• 4.2 爆破冲击波现场监测56-63
• 4.2.1 监测仪器简介56-57
• 4.2.2 监测方案57-58
• 4.2.3 监测结果及分析58-63
• 4.3 爆破冲击波危害控制63-70
• 4.3.1 爆破冲击波的破坏准则63-66
• 4.3.2 爆破冲击波危害控制措施66-68
• 4.3.3 爆破冲击波控制措施效果模拟68-70
• 4.4 本章小结70-72
• 第5章 总结与展望72-75
• 5.1 全文总结72-73
• 5.2 展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79

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