浅埋隧道施工爆破荷载对围岩及支护结构的动力响应研究

摘要

本文以重庆市江北区站前路东段回头匝道隧道工程为依托，首先运用萨道夫斯基经验公式对隧道爆破振动现场监测数据进行线性回归分析，然后运用有限元软件MIDAS/GTS进行时程分析，建立相应隧道工程的三维有限元数值模型，研究在不同条件下浅埋隧道施工爆破荷载对隧道的围岩及支护结构的动力响应规律。本文的主要研究内容和研究成果如下:
　　1.根据现场爆破监控数据，分析得到了爆破地震波的传播规律，并利用数学回归的方法得到了该工程的地质条件参数仅、K的值，对类似工程的爆破施工有一定的指导意义。
　　2.研究浅埋隧道在不同围岩等级条件下，施工爆破荷载作用时，初期支护结构爆破振动速度与冲击应力响应规律。研究结果表明不同围岩等级条件下时，爆破振动波的衰减规律是相似的。
　　3.研究浅埋隧道在不同初期支护厚度条件下时，初期支护结构爆破振动速度与冲击应力的响应规律。研究结果表明初期支护厚度越大，各监控断面爆破振动峰值速度与应力的消减作用越明显;而在不同厚度初期支护条件下时，爆破振动波的衰减规律又是相似的。
　　4.研究浅埋隧道在不同平曲线半径时，初期支护结构爆破振动速度与冲击应力响应规律。研究结果表明隧道的平曲线半径越小，爆破振动波的衰减速度越快。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 爆破振动衰减规律研究

1．2．2 爆破安全判断研究

1．2．3 爆破振动对围岩影响研究

1．2．4 爆破振动对初期支护影响研究

1．3 存在的问题及不足

1．4 研究的内容和方法

第二章 岩石爆破理论及爆破荷载的等效加载方法

2．1 岩石中炸药的爆炸作用

2．1．1 无限岩石中炸药的爆炸作用

2．1．2 临近自由面条件下炸药的爆炸作用

2．1．3 隧道爆破破岩机理

2．2 岩石爆破理论

2．2．1 岩石爆破的弹性理论

2．2．2 岩石爆破的断裂理论

2．2．3 岩石爆破的损伤理论

2．3 材料屈服条件

2．3．1 屈服条件与屈服面

2．3．2 Tresca屈服条件

2．3．3 Mises屈服条件

2．3．4 摩尔-库伦屈服条件

2．4 爆破荷载等效加载方法

2．4．1 荷载加载方式

2．4．2 荷载峰值和加载时间

2．5 本章小节

第三章 隧道爆破振动现场测试

3．1 工程概况

3．2 测试设备与测点布置

3．2．1 测试设备的选取

3．2．2 测点布置及数据的采集

3．2．3 监测数据的分析

3．3 依托工程实际应用

3．4 本章小节

第四章 浅埋大曲率隧道爆破振动响应数值模拟

4．1 深埋和浅埋隧道分界值计算方法

4．2 MIDAS／GTS软件介绍

4．2．1 MIDSA／GTS软件特点

4．2．2 MIDSA／GTS软件的动力分析

4．3 模型建立

4．3．1 模型尺寸

4．3．2 参数选取

4．4 不同围岩类别下爆破振动的响应规律

4．4．1 爆破振动速度响应规律

4．4．2 爆破冲击应力响应规律

4．5 不同初期支护厚度下爆破振动的响应规律

4．5．1 爆破振动速度响应规律

4．5．2 爆破冲击应力晌应规律

4．6 本章小节

第五章 有曲率隧道与无曲率隧道爆破振动响应规律比较

5．1 计算模型及参数的选择

5．2 在Ⅴ级围岩下爆破振动速度的响应规律比较

5．3 在Ⅴ级围岩下爆破冲击应力的响应规律比较

5．4 本章小节

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果