爆破作用下关键块体的稳定性分析
发布时间：2020-06-08 19:05
【摘要】：地下工程岩体受到结构面和开挖面的切割,形成大小不同,形状各异的镶嵌块体,往往会造成硐室的局部失稳。块体的稳定性分析多采用不考虑爆破振动的静力方式来分析,然而,爆破作用对块体的动力作用效应与静作用效应是存在一定的差异,爆破的动力作用效应也是一个比较复杂的问题。本文通过构建地下硐室块体三维模型,用数值方法分析爆破动力作用对地下硐室块体稳定性的影响,同时与拟静力法计算结果进行相对应的对比。本文主要研究的成果如下:(1)以实际工程中的实际问题为背景,依据结构面的产状,通过结构面与硐室开挖面的相互切割形成棱锥块体,应用块体理论,判断块体的可动性,然后运用全空间赤平投影并结合块体运动学,得出了块体的失稳类型。(2)利用正交数值试验分析了各因素对块体稳定性的影响和显著性顺序。直观分析中黏聚力、内摩擦角和爆破振动的极差分别为:0.79、0.73、0.84,可见各因素对块体稳定性影响次序是:爆破振动黏聚力内摩擦角。其次,为了区分试验结果的差异是源于因素水平变动还是试验误差,并在极差分析的基础上找出影响结果的关键因素和次要因素,对此进行了方差分析,黏聚力、内摩擦角和爆破振动的F值分别为64.3972、54.9178、72.7123均大于临界F值19,说明各因素对块体稳定均有明显影响,爆破振动对块体的稳定性影响是最显著的,黏聚力次之,内摩擦角影响最小。(3)利用有限元研究了爆破动荷载作用下关键块体的动力时程力学效应,并通过坐标轴矢量转换建立了稳定性判别方法。分析0.5m、1.0m、1.5m结构弱面切割的块体在爆破动力作用下测点应力的变化和安全系数时程变化过程,其中工况1安全系数是11.9,工况2的安全系数是12.5,工况3的安全系数是13.4,得知结构弱面宽度越大,能量阻隔越明显,块体安全性越大。(4)通过分析拟静力法结构面的剪应力特性和安全度并与动力时程的对比分析。工况1的剪应力是6.8kPa,工况2的剪应力是6.5kPa,工况3的剪应力是5.9kPa,可知随着结构弱面宽度的增加,剪应力减小;其原因是岩体中结构面的存在会阻隔和吸收爆破波能量,导致透射过结构面的能量衰减,对块体的影响减小,块体安全性随之增大。
【图文】：
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本文编号：2703510
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