超大断面硬岩巷道复式楔形掏槽技术研究

发布时间：2017-08-22 12:08

  本文关键词：超大断面硬岩巷道复式楔形掏槽技术研究

  更多相关文章： 复式楔形掏槽 成腔机制 数值模拟 有效应力波 现场试验

【摘要】：随着城市化进程的加快,地下空间被越来越多的开发与利用,爆破开挖岩石地下空间的难度及对爆破开挖的要求也愈来愈高。本文以国储石油洞库顶部超大断面硬岩巷道为对象,进行复式楔形掏槽设计,从物理力学角度分析成腔机制,并对楔形掏槽进行数值仿真,通过现场试验检验复式楔形掏槽爆破及全断面爆破效果,同时对比数值模拟结果。主要研究内容与成果如下:(1)建立简化的中深孔楔形掏槽模型,通过物理力学分析,得出楔形掏槽炮孔的最佳倾斜角度(与自由面夹角),取值范围为65°~85°。(2)建立中深孔楔形掏槽数值计算模型,对掏槽爆破进行数值模拟分析,得出掏槽孔装药爆炸后应力波先以圆形波阵面向四周传播,随后相邻炮孔应力波相遇并发生叠加等复杂变化,应力波开始以柱状波阵面向四周传播;楔形掏槽爆破有效应力波对掏槽腔体持续作用时间约为1000us,峰值超过500MPa,能够将掏槽腔内绝大部分岩石充分破碎并抛掷,在掏槽处形成明显的槽腔,为后续爆破创造良好的自由面并提供岩石碎胀空间。(3)结合前期施工经验,根据地质情况、岩石特性、所用炸药及开挖断面,运用爆破理论设计了复式楔形掏槽爆破方案,现场试验结果较好得验证了数值模拟结果,复式楔形掏槽合理有效,槽腔体积大,炮孔利用率高,循环进尺大,抛渣块度适中,掏槽效果良好,可以解决超大断面掏槽难题。(4)在复式楔形掏槽基础上,设计了全断面一次光面爆破方案,超大断面硬岩巷道爆破中复式楔形掏槽合理有效,全断面炮孔布置及参数选取合理高效,炸药能量得到充分利用,并且对围岩损伤较小,炮孔利用率高,破碎均匀,大块很少,半孔率高,壁面平整,光面爆破效果显著,解决了之前的一系列难题,提高了质量,加快了进度,可为以后的超大断面地下工程提供参考与借鉴。复式楔形掏槽技术在超大断面硬岩巷道爆破开挖中合理有效,能够使超大断面硬岩巷道获得理想的爆破效果,加快施工进度,提高开挖质量,意义重大。
【关键词】：复式楔形掏槽 成腔机制 数值模拟 有效应力波 现场试验
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD236
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究意义13-14
• 1.3 国内外研究现状14-22
• 1.3.1 掏槽爆破研究14-19
• 1.3.2 爆破数值模拟研究19-22
• 1.4 研究内容及技术路线22-24
• 1.4.1 研究内容22
• 1.4.2 技术路线22-24
• 第2章 超大断面硬岩巷道爆破理论分析24-38
• 2.1 掏槽爆破24-29
• 2.1.1 爆破破岩机理24
• 2.1.2 楔形掏槽成腔机理24-27
• 2.1.3 影响因素分析27-29
• 2.2 光面爆破29-37
• 2.2.1 光面爆破概述29
• 2.2.2 硬岩中深孔光面爆破理论分析29-37
• 2.3 本章小结37-38
• 第3章 楔形掏槽爆破的数值模拟研究38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 数值计算方法38-41
• 3.2.1 LS-DYNA程序计算法基础38-41
• 3.2.2 LS-DYNA程序计算方法41
• 3.3 工程概况41-45
• 3.3.1 工程简介41-42
• 3.3.2 区域地质42-44
• 3.3.3 工程地质条件44
• 3.3.4 水文地质特征44-45
• 3.4 楔形掏槽数值模拟45-48
• 3.4.1 三维计算模型45-46
• 3.4.2 材料模型及参数46-47
• 3.4.3 边界条件47
• 3.4.4 网格划分47-48
• 3.5 模拟结果与分析48-52
• 3.5.1 有效应力波传播规律49-50
• 3.5.2 成腔过程50-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第4章 现场试验研究54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 楔形掏槽爆破现场试验54-61
• 4.2.1 掏槽方案54-57
• 4.2.2 爆破方案57-58
• 4.2.3 效果与分析58-61
• 4.3 全断面一次光面爆破现场试验61-68
• 4.3.1 方案设计61-64
• 4.3.2 效果与分析64-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第5章 结论与展望70-72
• 5.1 主要结论70
• 5.2 特色之处70-71
• 5.3 不足与展望71-72
• 参考文献72-80
• 作者攻读学位期间的科研成果80-81
• 致谢81

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本文编号：719041