地表爆破震动对地下硐室的影响研究

摘要

在工程爆破中，经常遇到爆破对爆区附近地下结构稳定性的影响问题。譬如露天爆破对地下矿山井巷的影响；定向爆破筑坝对导流隧洞的影响等。在这些工程中，必须确保附近地下构筑物(如隧道、巷道、涵洞、地下厂房、硐室库房等)安全，在爆破设计中应正确地判定爆破对其安全影响的程度。因此，研究地表爆破地震波对地下硐室的影响，不仅具有重要的理论意义，同时也具有重要的工程意义。 本文运用ANSYS/LS-DYNA软件，模拟地表爆破对地下硐室的震动影响。对数值模拟的质点振速数据进行非线性拟合，得到地下硐室顶板质点峰值衰减规律。同时还对爆破地震波入射角度对硐室震动的影响，硐室埋深和硐室形状对硐室顶板质点振动响应的影响进行了初步分析，得出了几点结论。 结合河南平顶山瑞平石龙水泥有限公司的矿山削顶爆破工程，运用数值模拟的分析结果与现场爆破监测数据进行对比分析，预测一定埋深的地下硐室的最大振动速度；同时结合地面的爆破地震波传播规律和数值模拟的地下爆破地震波传播规律计算大爆破的最大段安全药量，并根据预测值和实际情况提出降震措施，为实际爆破方案的设计提供了一定科学依据，确保该工程的顺利进行。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪言

1.1课题来源

1.2国内外研究现状

1.2.1爆破地震波对地下硐室影响的研究现状

1.2.2爆破震动安全判据

1.3目前研究存在的问题和不足

1.4课题研究的目的与意义

1.5研究的内容与方法

第二章爆破地震波的传播特性和影响因素

2.1引言

2.2爆破地震波的类型及传播特性

2.2.1爆破地震波的类型

2.2.2爆破地震波的特性

2.3爆破地震与天然地震的区别

2.4弹性波的反射与折射

2.5爆破地震波的主要影响因素

2.5.1炸药性质

2.5.2起爆形式

2.5.3装药耦合性

2.5.4地形条件和沟槽效应

2.6本章小结

第三章爆破震动对硐室顶板作用的数值模拟分析

3.1引言

3.1.1ANSYS软件功能介绍

3.1.2LS-DYNA程序算法基础

3.2显式动力计算模型介绍及参数选择

3.2.1岩石材料模型

3.2.2炸药参数

3.2.3网格划分及边界条件

3.2.4硐形、埋深、爆破地震波入射角的确定

3.3爆破震动对地下硐室的影响

3.3.1爆破震动对地下矩形硐室的影响

3.3.2爆破震动对地下圆拱形硐室的影响

3.4爆破震动在各种因素下对硐室的影响

3.4.1爆破地震波入射角度的影响

3.4.2埋深的影响

3.4.3硐室形状的影响

3.5本章小结

第四章 现场震动测试

4.1矿山概况

4.2矿区地质

4.2.1矿区地层

4.2.2矿区地质构造

4.3采空区地面调查

4.3.1青草岭煤田开采历史

4.3.2青草岭物探测量及环境调查

4.4爆破测试系统及测试仪概述

4.4.1爆破测试系统

4.4.2爆破测试仪器

4.4.3现场测点布置

4.4.4传感器的安装

4.5爆破震动测试结果

4.5.1两条测线的测试结果

4.5.2两测线爆破震动回归分析

4.5.3比较分析

4.6减振措施

4.6.1最大段安全药量控制

4.6.2微差爆破控制

4.7本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢