穿岩洞矿采场爆破振动传播规律及预测研究

摘要

为控制爆破振动对边坡影响，本文依托国家自然基金项目（51774101、51664007），以瓮福磷矿穿岩洞矿段采场爆破实际为背景，在已有研究的基础上，采用理论分析、现场试验和数值模拟相结合的方法，研究了单响最大药量为204kg下爆破振动速度、主频率的传播规律，并提出了空间内爆破振动信号的B样条预测方法，建立数值模型研究了爆破作用下岩体动力响应特征，探讨其峰值振速与应力场的内在联系，并进行现场验证及工程应用，主要研究成果如下： （1）基于振动监测现场试验，发现峰值振速随高程及水平距增加，近处衰减较远处快，台阶边缘至内侧略有衰减；垂向出现典型的高程放大效应，边缘处放大1.09倍，中间处放大1.03倍，且都大于内侧，但总体峰值振速并没有出现放大效应，总体呈衰减趋势。主频率随高程及水平距增大整体呈衰减趋势，内侧的主频率普遍大于边缘及中间，离散性较大，小于100Hz。 （2）基于B样条理论，结合爆破振动信号的特点，提出了三维3次B样条曲线的台阶爆破振动预测方法，并进行现场试验验证，该方法能预测爆破区域内指定点（不同高程及水平距）的峰值振速与主频率，其预测结果与现场试验保持较好的一致性。 （3）基于LS-DYNA数值模拟研究岩体的动力响应特征，发现振速响应与现场实测一致，剪应力响应与振速一致，随高程及水平距增加严格衰减，内侧应力大于中间及边缘处，峰值剪应力与合成峰值振速存在二次指数关系。 （4）工程实例结果表明：通过B样条预测及动力响应特征研究，能掌握爆破振动传播规律及允许峰值剪应力，为台阶爆破振动控制及预测提供了参考依据。

目录

第一章 绪论

1.1 选题背景、研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 爆破振动传播规律的研究现状

1.2.2 爆破振动的预测研究现状

1.3 存在问题

1.4 研究内容、创新点及技术路线

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 创新点

1.4.3 技术路线

第二章 基于B样条曲线爆破振动预测的新方法研究

2.1 B样条曲线理论

2.1.1 B样条曲线产生背景

2.1.2 B样条曲线发展历史

2.1.3 B样条曲线的定义与属性

2.2 爆破振动信号预测新方法

2.2.1 爆破振动信号的特点

2.2.2 已存在的预测方法及存在的问题

2.2.3 基于B样条爆破振动预测方法

2.3 本章小结

第三章 穿岩洞矿爆破振动传播规律及预测方法验证研究

3.1 工程概况

3.1.1 地质概况

3.1.2 开采概况

3.1.3 爆破参数

3.2 试验设计

3.2.1 试验目的及测试内容

3.2.2 爆破振动测试方案

3.2.3 试验实施

3.3 试验结果及分析

3.3.1 试验结果

3.3.2 台阶爆破地震波传播规律分析

3.4 基于B 样条的爆破振动预测及现场试验验证

3.4.1 基于B 样条爆破振动预测

3.4.2 现场试验验证

3.5 本章小结

第四章 基于B样条振动预测下岩体的动力响应分析

4.1 LS-DYNA爆破数值模拟简介

4.2 数值模型及材料参数

4.2.1 数值模型

4.2.2 材料参数

4.3 数值结果分析

4.3.1 不同级台阶平台边缘动力响应分析

4.3.2 不同级台阶平台中间动力响应分析

4.3.3 不同级台阶平台内侧动力响应分析

4.4 本章小结

第五章 基于B样条爆破振动预测的工程应用

5.1 穿岩洞矿段爆破工程的再应用

5.2 某露天爆破工程的应用

5.3 某地铁隧道爆破应用

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

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