不同位置爆源作用下锚固洞室动态响应数值分析

摘要

研究爆炸动载对既有洞室安全稳定性的影响具有重要现实意义，但由于爆炸动载作用机理复杂、影响因素众多，使得对这一问题的研究与解决比较困难，仍有许多问题有待解决。本文主要运用有限元程序进行数值分析，从洞室周边不同位置施加爆炸动载，较为全面的研究了锚固洞室的动态响应特性。主要研究工作与成果如下：
　　（1）运用ANSYS/LS-DYNA有限元程序，模拟了爆源位置分布在拱顶、拱侧、及直墙侧时，毛洞与锚固洞室围岩中的爆炸破坏过程，并基于已有模型试验研究，验证了所取计算模型、分析方法以及模拟结果的合理性，结果表明：数值计算过程较为稳定，结果具有较高置信度，可作同条件对比分析，能够作为研究爆炸动载对洞室作用影响问题的参考依据。
　　（2）根据数值计算结果，研究了不同位置爆源作用下，应力波在洞室围岩中的传播作用规律、围岩动态裂纹形成分布特征、洞壁位移分布规律以及顶底板加速度响应特性，研究发现：反射拉伸波造成了模型围岩发生裂纹破坏现象，相同爆炸荷载条件下，毛洞破坏现象比锚固洞室要明显，洞室周边范围内，迎爆侧部围岩破坏最为严重，研究结果对洞室的抗爆设计及施工具有参考意义。
　　（3）根据锚杆单元的轴向应力时程曲线特征，以及锚杆沿长度方向的应力变化情况，研究了锚杆的动载响应特性及其轴向应力分布情况，得到了不同位置爆源作用下，洞室周边锚杆的受力特征及分布规律，为锚杆抗爆加固技术的研究提供了参考。

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1 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状综述

1.3 存在的主要问题

1.4 本文研究内容

1.5 本文技术路线

2 岩石爆破理论

2.1 岩石爆破破碎机理

2.2 岩石中的爆炸应力波

2.3 爆破中远区裂纹形成

2.4 爆破地震波

2.5 本章小结

3 锚固洞室动态响应数值计算过程及效果

3.1 ANSYS/LS-DYNA程序分析法

3.2 爆炸数值模拟

3.3 计算结果与试验对比分析

3.4 本章小结

4 锚固洞室抗爆性能及抗爆效果分析

4.1 应力波传播及作用规律

4.2 围岩裂纹情况

4.3 洞壁位移分析

4.4 洞室顶、底板振动加速度分析

4.5 本章小结

5 锚杆动载响应分析

5.1 锚杆动载响应特征

5.2 锚杆轴向应力分布规律

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1主要结论

6.2创新点

6.3展望

参考文献

作者简历

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