水工隧洞爆破施工振动对邻近边坡的影响研究

发布时间：2017-04-28 22:02

  本文关键词：水工隧洞爆破施工振动对邻近边坡的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在傍山水工隧洞爆破施工时,爆破产生的振动可能对邻近边坡造成不利的影响,对此开展深入研究,有利于爆破振动的预测和防护。本文采用数值模拟的方法,获得了水工隧洞爆破施工对邻近边坡振动效应的影响规律,分析了金佛山水工导流隧洞爆破对左岸高边坡的振动效应,提出了水工隧洞爆破振动安全控制方法。本文取得的主要成果如下:(1)对比分析了有炮孔模型和无炮孔模型的爆破荷载输入方式,认为无炮孔模型在中远场振动规律模拟中具有更高的实用性能。采用了有炮孔和无炮孔的爆破荷载施加方式对算例进行模拟分析,比较了有炮孔模型和无炮孔模型的计算结果和实用性。(2)对简化数值模型进行计算分析,查明了隧洞爆破对邻近边坡的一般振动规律。通过对某简化模型进行隧洞爆破数值模拟,分析了隧洞爆破过程的应力波的传播规律及位移的变化规律,查明了边坡表面不同位置处的质点振速的时程变化规律和沿坡面变化规律,通过反映高程效应的爆破振动公式,分析了算例边坡在水平方向和垂直方向的高程放大效应。(3)分析了不同影响因素条件下边坡的振动效应,查明了隧洞爆破对邻近均质边坡和含结构面边坡的影响规律。考虑隧洞位置、围岩级别、隧洞断面尺寸、隧洞断面形状、隧洞周壁荷载等影响因素,对傍山隧洞爆破过程中边坡坡面振速规律进行了敏感性研究,得到了坡面振速与各影响因素之间的关系,采用回归分析探讨了隧洞位置对边坡坡面质点振速的影响;考虑结构面与坡面交点高程、结构面产状、结构面厚度、结构面充填物参数等影响因素,对傍山隧洞爆破过程中边坡坡面振速规律进行了敏感性研究,查明了不同因素对结构面边坡振动效应的影响,探讨了结构面影响振动波传播的机制。(4)对金佛山水利工程实例进行分析,得到了金佛山水工导流隧洞爆破时左岸岩质边坡的振动速度允许值。研究了隧洞爆破对左岸岩质边坡的振动效应,查明了边坡内部存在的两条裂隙对振动波传播的影响,比较了裂隙处理前后边坡坡面振速分布规律,讨论了马道内外侧振动速度的区别,建议了水工隧洞爆破施工时监测点位置,提出了安全评价手段及标准,在此基础上,确定了该边坡在隧洞爆破时的安全振速。
【关键词】：水工隧洞 爆破荷载 邻近边坡 振动效应 数值模拟
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 问题的提出及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 岩体爆破机理11-12
• 1.2.2 爆破数值模拟12
• 1.2.3 爆破振动对边坡的影响12-13
• 1.2.4 爆破振动安全评价标准13-16
• 1.3 研究内容及技术路线16-18
• 第二章 爆破振动传播特性及安全判据分析18-27
• 2.1 爆破振动波传播机制18-24
• 2.1.1 爆破振动波及影响因素18-19
• 2.1.2 爆破振动波的反射和折射19-21
• 2.1.3 爆破振动的坡面效应21-22
• 2.1.4 高程放大效应22-24
• 2.2 爆破应力波对岩石的动态破坏作用24-26
• 2.2.1 压应力波作用产生径向裂隙24
• 2.2.2 稀疏波作用产生环向裂隙24
• 2.2.3 应力波反射破坏作用(Hopkinson效应)24-26
• 2.3 工程爆破中边坡的振动安全判据26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 爆破荷载输入方式对比分析27-35
• 3.1 概述27
• 3.2 爆破施加方法介绍27-28
• 3.2.1 流固耦合算法27
• 3.2.2 炮孔壁上施加半经验半理论的爆破荷载27-28
• 3.2.3 基于圣维南原理的等效爆破荷载28
• 3.3 不同爆破荷载施加方法的对比分析28-31
• 3.3.1 有炮孔模型和无炮孔模型受力情况分析28-29
• 3.3.2 数值计算模型29-31
• 3.4 结果对比分析31-34
• 3.4.1 最大振动速度衰减规律分析31-32
• 3.4.2 爆破振速时程分析32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 傍山水工隧洞爆破振动数值模拟35-51
• 4.1 GTS NX软件简介35
• 4.2 动力时程分析原理35-36
• 4.3 数值分析步骤36-40
• 4.3.1 模型建立及边界设置36
• 4.3.2 特征值分析36-37
• 4.3.3 爆破荷载施加37-38
• 4.3.4 爆破荷载曲线38-39
• 4.3.5 动力时程分析39-40
• 4.4 计算结果40-50
• 4.4.1 应力波变化40-41
• 4.4.2 位移变化41-42
• 4.4.3 坡底平面振速时程变化42-44
• 4.4.4 坡顶振速时程变化44-46
• 4.4.5 坡面质点振速变化46-48
• 4.4.6 坡面振速高程放大效应48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 傍山隧洞爆破对边坡的振动效应51-73
• 5.1 傍山隧洞爆破对均质边坡的振动效应51-63
• 5.1.1 概述51
• 5.1.2 隧洞位置对边坡振动效应的影响51-56
• 5.1.3 围岩对边坡振动效应的影响56-58
• 5.1.4 隧洞断面尺寸对边坡振动效应的影响58-60
• 5.1.5 隧洞断面形状对边坡振动效应的影响60-61
• 5.1.6 隧洞周壁爆破冲击荷载对边坡振动效应的影响61-63
• 5.2 傍山隧洞爆破对结构面边坡的振动效应63-71
• 5.2.1 概述63
• 5.2.2 有限元模型及计算方案63-65
• 5.2.3 结构面厚度的影响65-67
• 5.2.4 结构面充填物的影响67-68
• 5.2.5 结构面产状的影响68-70
• 5.2.6 结构面与坡面交点高程的影响70-71
• 5.3 本章小结71-73
• 第六章 工程实例分析73-85
• 6.1 工程概况73-74
• 6.2 计算模型74-76
• 6.2.1 模型的建立74-75
• 6.2.2 岩体参数75-76
• 6.2.3 爆破荷载计算76
• 6.3 结果分析76-84
• 6.3.1 X_1、X_2裂隙对振动波传播的影响77-80
• 6.3.2 坡面质点振速分析80-81
• 6.3.3 基于最大拉应力强度理论的爆破振速控制标准81-84
• 6.4 本章小结84-85
• 第七章 结论与展望85-87
• 7.1 全文总结85-86
• 7.2 研究展望86-87
• 参考文献87-92
• 致谢92-93
• 攻读硕士学位期间主要研究成果和参与项目93-94

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本文编号：333615