V型刻槽爆破在白鹤滩水电站岩锚梁开挖中的应用研究

摘要

岩锚梁的开挖质量关系到后期的行车安全，V型刻槽爆破能够形成平整的断裂面，减小爆破对岩体的损伤范围，能够有效提高岩锚梁质量。论文通过理论分析得到了分析V型刻槽尖端的应力强度因子和刻槽爆破机理，以白鹤滩水电站主厂房岩锚梁爆破开挖工程为研究对象，分别建立单孔和双孔的爆破模型进行仿真爆破模拟实验，，并对计算结果进行分析得出刻槽爆破对该工程爆破效果的影响。针对模拟得到的结果在白鹤滩水电站岩锚梁爆破开挖中进行V型刻槽爆破与常规生产爆破试验，并对比刻槽爆破与非刻槽爆破的松动圈范围、光面效果以及经济效益。得到了如下结论：
　　（1）通过数值模拟分析炮孔周围应力分布规律可知，在刻槽尖端处的等效应力随着刻槽深度的增加而增大，刻槽爆破在炮孔连心线上的等效应力明显大于非刻槽爆破在炮孔连心线上的等效应力，得到刻槽爆破的光面效应明显优于普通炮孔光面爆破，刻槽更有利于爆破预裂缝按预定方向形成。
　　（2）当刻槽爆破与岩锚梁常规爆破装药量相同时，刻槽爆破面更加平整，刻槽爆破的半孔率由非刻槽爆破的半孔率的70％提高到了80%，岩体松动圈范围减小25%；当刻槽爆破装药量比非刻槽爆破装药量减小35%时，其半孔率由提高到了90%，岩体松动圈范围相对非刻槽爆破减小50%。在相同装药量条件下，刻槽爆破对岩体的损伤随着炮孔间距的增大而减小。
　　（3）从钻孔和刻槽所需时间分析可知，刻槽时间远小于圆孔成孔时间，竖直光面炮孔中刻槽时间约为钻孔时间的10.2%，倾斜光面炮孔中刻槽时间约为钻孔时间的14.1%；当刻槽炮孔孔距由30cm增大至40cm时，单位体积爆破量所需钻孔时间减小15%左右；当刻槽炮孔孔距由30cm增大至50cm时，单位体积爆破量所需钻孔时间减小30%左右。
　　（4）岩锚梁开挖孔距为40cm、竖直光爆孔单孔装药量为109g、倾斜光爆孔单孔装药量为125g的刻槽爆破更适合于白鹤滩水电站地下厂房岩锚梁的开挖。该工况条件相对岩锚梁常规生产爆破的成本降低20%左右，且提高了岩锚梁的爆破开挖效率、增强了岩锚梁的稳定性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 刻槽爆破的起源

1.3 刻槽爆破模型研究

1.4 刻槽爆破研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 V形刻槽尖端应力研究

2.1 Westergaard应力函数解法

2.2 坐标系建立

2.3 应力场的推导

2.4 边界条件验证

2.5 应力强度因子

2.6 本章小结

第3章 V形刻槽爆破机理研究

3.1 脆性断裂力学模型

3.2 爆生气体作用

3.3 裂缝扩展规律

3.4 非刻槽方向裂纹的抑制作用

3.5 本章小结

第4章 数值模拟研究

4.1 有限元数值模拟技术及岩石爆破破碎理论

4.2 刻槽深度优选

4.3 双孔爆破模拟实验

4.4 本章小结

第5章 岩锚梁爆破试验研究

5.1 工程概况

5.2 岩锚梁爆破试验

5.3 爆破松动圈监测

5.4 爆破效果

5.5 经济效果

5.6 爆破参数选取

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

硕士期间参与项目及公开发表学术成果