下穿导流洞爆破施工对既有公路隧道的动力影响研究

摘要

本文以重庆市酉阳县马鞍山隧道导流洞下穿既有马鞍山隧道为依托工程，两隧道中线夹角呈45°，近接距离最小为9.0m。新建导流洞爆破施工产生的爆炸冲击波会对围岩及既有隧道结构产生振动影响。本文采用GTS NX有限元软件对新建导流洞爆破施工产生的冲击波对既有隧道的动力影响进行数值模拟，得到了冲击波在围岩以及既有隧道衬砌上的传播规律，为同类工程施工提供了一定的参考依据。研究主要内容及成果如下:
　　(1)根据既有马鞍山隧道的爆破振动监测数据，通过线性回归分析得出既有隧道衬砌质点振速衰减规律公式，并预测新建导流洞爆破施工的允许最大单段装药量。
　　(2)从实际工程与振动控制标准出发，分析了交叉点断面爆破开挖对既有隧道衬砌的动力影响，主要从典型节点的振速变化规律和既有隧道衬砌主应力的分布形式与时间历程两个方面进行了分析，得出了受爆破冲击敏感度较高的区域。
　　(3)改变导流洞与既有隧道的近接距离，分析既有隧道衬砌受交叉点断面爆破冲击的动力影响，得出了既有隧道衬砌的振速与应力随近接距离变化的规律以及在全断面法爆破施工时的临界近接距离为2.0D。
　　(4)改变交叉段所处围岩条件，分析既有隧道衬砌的振速与应力的变化规律，得出随着围岩等级的提高，同一位置振速和应力的峰值越大，达到峰值的时间也越长;另外，在Ⅴ级围岩下，既有隧道衬砌最大振速超过了振速控制标准，其他等级围岩下既有隧道均处于安全状态。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 本文的研究内容及研究方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

第二章 爆破理论及其在岩体中的应用

2．1 岩石爆破机理

2．2 爆破振动波的基本理论

2．2．1 炸药的作用区域

2．2．2 爆破振动波的分类

2．2．3 爆破振动的衰减

2．3 爆破荷载模型

2．3．1 荷载波形

2．3．2 峰值荷载的确定

2．3．3 荷载作用时间

2．4 爆破影响安全判据

2．4．1 国外爆破振动安全标准

2．4．2 我国爆破振动安全标准

2．5 小结

第三章 下穿导流洞与既有隧道交叉点断面爆破开挖振动分析

3．1 依托工程概况

3．1．1 气象水文

3．1．2 地形地貌

3．1．3 地质构造

3．2 爆破振动监测及数据分析

3．2．1 爆破方案

3．2．2 监测方案

3．2．3 监测结果分析

3．3 模型的建立及分析方法

3．3．1 GTS NX简介

3．3．2 模型及工况

3．3．3 材料参数的选取

3．3．4 边界条件的处理

3．3．5 爆破荷载的模拟

3．3．6 特征值分析

3．3．7 时程分析

3．4 交叉点断面既有隧道衬砌振动分析

3．4．1 交叉点断面既有隧道振速分析

3．4．2 交叉点断面既有隧道应力分析

3．4．3 不同位置断面振速分析

3．4．4 不同位置断面应力分析

3．5 小结

第四章 不同近接距离下既有隧道的振动分析

4．1 计算参数

4．2．1 振速分析

4．2．2 应力分析

4．3 小结

第五章 不同围岩条件下既有隧道的振动分析

5．1 计算参数

5．2 计算结果分析

5．2．1 振速分析

5．2．2 应力分析

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论著及参与的科研项目