溪洛渡水电站出线竖井爆破振动效应研究

摘要

对于竖井工程的施工开挖，最常采用的手段仍然是钻孔爆破法。岩石—混凝土材料在爆破冲击作用下的断裂破坏问题是一个非常重要的问题。爆破施工在完成岩体开挖的同时，不可避免地对井筒周围衬砌及岩体产生不利影响。井井筒衬砌是混凝土，爆破振动作用下可能导致混凝土与岩体胶结面脱离或者导致混凝土强度下降，使得衬砌效果降低，甚至失去效用。在爆炸产生的应力波作用下，混凝土衬砌会发生剥离现象。周围岩石介质损伤，原有裂隙的贯穿，新裂隙的产生与扩展，从而导致力学性质的劣化。当爆破振动达到一定强度后，有可能导致局部处于临界受力状态的竖井边墙岩体或混凝土衬砌发生局部坍塌和失稳，从而导致安全事故的发生。
　　 论文通过对溪洛渡水电站左岸出线竖井开挖爆破的振动速度现场测试，运用萨道夫斯基公式对测试数据进行了回归分析，得到了竖井爆破掘进中地震波传播衰减公式，运用衰减公式预测最高处测点速度，并与实测数据进行对比，结果显示竖井爆破振动存在高程放大效应，水平振速放大系数约为1.49～2.24，垂直振速放大系数约为1.78～2.73，相对高差越大，放大系数越大。高程对爆破振动波的放大效应明显。爆破振动速度还受到衰减效应，二者相互作用，爆破振动速度放大系数随高程增高而增大，当增加到一定临界值时，衰减因素占主要因素时，放大系数不再随高程增加而增大。通过对萨道夫斯基公式进行修正，得到考虑高程因素的衰减公式，修正公式线形关系显著，可以对存在高程放大效应的爆破振动速度进行预测。根据考虑高程的修正公示反求得到安全允许最大段药量，进而对爆破网络重新优化设计，降低爆破振动效应。运用动力有限元分析方法，对竖井结构在爆炸冲击波荷载作用下的结构响应进行数值模拟，对比数值模拟结果与现场测试结果。研究表明：相对高差不大时，数值模拟结果与实测结果整体趋势比较吻合，距离爆心0～15m，振动速度快速衰减，振动速度峰值衰减幅度超过总体幅度的60％，距离爆心超过30m，衰减不超过总幅度的10％。采用岩石—混凝土强度破坏准则对竖井构筑物在爆炸冲击荷载作用下的稳定性进行强度校核，为竖井后续施工安全提供安全判据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究的内容与方法

第2章 岩土爆炸理论与地震传播效应

2.1岩土爆破理论

2.1.1岩土中炸药的爆炸作用

2.1.2爆炸荷载作用下的岩土强度理论

2.1.3岩土爆破的应力波理论

2.1.4爆破冲击波压力计算

2.2爆破振动效应

2.2.1爆破地震波类型及其传播特性

2.2.2影响爆破地震效应的因素

2.2.3评价爆破振动效应的方法与标准

第3章 动力响应分析原理及方法

3.1动力分析原理概述

3.2动力分析方法

3.2.1动力方程的建立

3.2.2动力分析的分析方法

3.3动力边界条件

第4章 溪洛渡水电站左岸出线竖井爆破开挖现场试验研究

4.1工程背景

4.2工程地质条件

4.3爆破试验与爆破振动测试

4.3.1振动测试目的

4.3.2爆破方案

4.3.3爆破振动测试

4.3.4回归分析

4.3.5试验结果讨论

4.4爆破地震效应控制

第5章 溪洛渡水电站左岸出线竖井爆破开挖数值模拟研究

5.1爆炸荷载的确定

5.2数值计算模型

5.3模拟结果分析

5.3.1速度响应规律

5.3.2应力响应规律

5.3.2位移响应规律

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研成果与发表论文情况