工程爆破中减震孔的隔震机理与效果研究

摘要

当今，工程爆破已经在实际工程中运用的越来越多，爆破的震动效应对周围环境的影响也越来越突出，如何减小爆破振动对周围环境的危害日益受到工程师的关注。本文以长沙地铁一号线汽车北站为工程背景，从理论分析、数值模拟和监控数据统计分析三个方面对减震孔的隔震原理、隔震效果进行研究。
　　(1)从理论上对减震孔的隔震原理进行分析。爆破地震波传播过程是爆破地震波与传播介质的相互作用的过程，传播介质的物理力学性质对爆破地震波的传播产生很大的影响。在传播介质中打减震孔就相当于改变传播介质的物理性质，使爆破地震波发生折射、反射，从而削弱继续向前传播爆破地震波能量。本文采用节理刚度描述的界面模型来研究应力波与非完全固结介质界面之间的相互作用，把介质界面看成具有位移间断的线弹性半空间的接触面。最终得到透射系数小于1，说明爆破地震波在经过减震孔时能量有损失。
　　(2)运用Midas/GTS软件，模拟得出减震孔具有一定的隔震作用，其减震率为10％～20％，并且减震孔的排数越多隔震效果越好，孔距越小隔震效果越好，当爆心距为10m减震孔的隔震效果较好，其减震率可以达到16％左右，随着爆心距的增加，其隔震效果逐渐减小，当爆心距为25m时减震率只有6％，所以减震孔的爆心距在10m～25m时隔震效果比较好。
　　(3)利用长沙地铁一号线汽车北站爆破监控数据，以最小二乘原理为基础，运用MATLAB软件对爆破监控的数据进行回归分析。可知有减震孔的震动速度小于无减震孔的震动速度，其减震率在10％～20％之间，并且随着爆心距的增大，减震孔对爆破振动的隔震作用越来越不明显，有减震孔的拟合曲线与无减震孔的拟合曲线几乎重合。最后对Midas/GTS数值模拟的数据与现场监控的数据对比，得出两种结果接近，说明Midas/GTS数值模拟软件对模拟爆破振动是可信的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 爆破地震波的传播规律研究现状

1．3 爆破振动峰值强度预测

1．4 爆破减震措施简介

1．5 关于减震沟的研究现状

1．6 研究内容

1．7 研究方法

1．8 本章小结

第二章 波的基本理论及减震孔的隔震原理简介

2．1 地震波的简介

2．2 爆破地震波的形成

2．3 爆破地震波的特征

2．4 爆破地震波的传播方式

2．5 爆破地震波在不同介质中的传播特点

2．5．1 在裂隙面与层面中，爆破地震波的传播特点

2．5．2 地震波在裂隙、层面中的传播规律

2．6 减震孔的隔震机理

2．7 本章小结

第三章 减震孔隔震原理的数值模拟

3．1 工程概况

3．1．1 工程简介

3．1．2 工程地质概况

3．2 Midas／GTS简介

3．3 建立模型

3．4 岩土材料的动弹性模量、动泊松比

3．4．1 动弹性模量

3．4．2 动泊松比

3．5 材料参数

3．6 本构模型

3．7 边界条件的处理

3．7．1 地基反力系数

3．7．2 阻尼

3．8 爆破荷载的确定

3．8．1 爆破荷载的施加形式

3．8．2 爆破荷载时程曲线

3．8．3 爆破峰值的确定

3．8．4 荷载加载时间

3．9 爆破施工方案

3．10 特征值分析

3．11 时程分析

第四章 数值模拟结果分析

4．1 减震孔的隔震效果模拟

4．2 有无减震孔振动速度云图分析

4．3 工况一与工况五的对比分析

4．4 工况一与工况三对比分析

4．5 工况一与工况二对比分析

4．6 工况一与工况四的对比分析

4．5 本章小结

第五章 爆破监控数据处理分析

5．1 爆破监控简介

5．2 爆破振动强度的预测

5．3 汽车北站监控数据处理

5．4 Midas／GTS数值模拟的数据与现场监控数据对比

5．5 本章小结

结论与展望

1 本文主要结论

2 不足与展望

参考文献

致谢