多排密集钻孔爆破减振理论及设计方法研究

摘要

减振孔作为一项有效控制爆破振动技术在工程上已得到运用,获得了良好的经济效益和社会效益。爆破地震波经过减振孔时,由于减振孔的绕射作用,波的传播路径将发生改变,波的强度将会减弱。目前关于减振孔的相关研究还很少,在减振孔减振效果的相关研究主要集中在定性层面上,对其设计方法研究基本上还是空白。这使得实际工程中相关应用仍主要通过经验对减振孔进行布置,缺乏理论指导和一套完整减振孔设计方法。
　　本文通过对减振孔减振效果解析求解、试验研究和数值分析,找出主要影响因素的变化规律。通过敏感性分析对影响减振效果的主要影响因素进行排序,由此建立一套减振孔的设计方法,得到的主要研究成果如下:
　　1、通过波函数展开法对单孔绕射作用进行研究,求解单孔减振效果解析表达式,结果表明单孔减振效果随着减振孔半径的增大、泊松比的减小而增大。
　　2、通过对单、双排减振孔的试验数据进行分析,建立了速度峰值计算公式。结果表明增设减振孔后,水平方向速度峰值衰减幅度较大,水平方向频谱形状发生了改变,频率峰值有所降低,垂直方向上频谱几乎不受影响。
　　3、根据现场试验条件建立了数值模型,确定了数值试验方法和方案,对比了爆破荷载两种施加方法对数值试验结果的影响,验证了数值模型的适用性。结果表明两种加载模式爆破地震波主振相的衰减规律是一致的,数值试验结果与现场试验结果误差在16％以内。
　　4、通过分析布置参数对减振效果的影响规律,确定了孔径、超挖深度、爆心距、孔距、排数为减振效果的主要影响因素。减振效果随着孔径和超挖深度的增大、爆心距和孔距的减小、排数的增加而增大,排距对其影响较小。
　　5、通过敏感性分析,确定了减振效果主要影响因素的排序,建立了合速度峰值减振因子与孔径、孔距、爆心距、排数的关系式,并对其进行验证。结果表明拟合公式计算结果与试验误差在20%以内。

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第1章绪论

1.1 课题意义及研究背景

1.2国内外研究现状

1.3课题研究内容和方法

第2章单孔减振效果的分析

2.1 前言

2.2模型和波场分析

2.3边界条件

2.4单孔减振效果

2.5本章小结

第3章多排密集钻孔减振效果试验研究

3.1试验目的及工程概况

3.2 减振孔及爆破参数

3.3测点布置及仪器

3.4试验成果

3.5监测数据分析

3.6 本章小结

第4章多排密集钻孔数值试验模型及方案

4.1数值试验工具

4.2数值试验目的

4.3数值试验方法研究

4.4 数值试验方案

4.5 本章小结

第5章多孔多排减振效果的数值试验研究

5.1减振孔直径d影响规律分析

5.2减振孔超挖深度△H影响规律分析

5.3减振孔爆心距e和排数n影响规律分析

5.4孔距a和排距b影响规律分析

5.5本章小结

第6章减振孔影响因素敏感性及减振因子计算公式研究

6.1灰关联分析的基本原理和分析方法

6.2孔减振效果影响因素灰关联分析

6.3减振孔减振因子计算公式探讨

6.4本章小结

第7章多排密集钻孔的设计方法研究

7.1减振孔设计方法

7.2减振孔设计的工程实例

7.3本章小结

第8章结论与展望

8.1本文的主要成果

8.2展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果