软岩隧道爆破损伤与震害控制技术研究

摘要

爆破对混凝土损伤研究一般采用裂纹有效面积来表征，并采用质点振动速度峰值作为控制爆破安全标准，其主要针对水利水电行业，在隧道工程中研究较少。另外爆破对岩体的损伤范围，一般用物探声波法来确定。对于隧道的损伤控制目前没有统一的标准。
　　综合两者的研究手段和研究对象，统计隧道中实测的质点振动速度峰值，拟采用爆破质点振速峰值来表征隧道内混凝土和围岩作为一个整体的等效损伤，定量地描述隧道在爆破作用下的损伤：通过分析在隧道不同位置的实测速度时程曲线，选择爆破质点振动速度峰值降低率来定义损伤，分析软岩隧道中实测的振动数据，对比三个损伤方程，最终确定了适用于一个软岩隧道损伤的表达式。
　　另外为了研究爆破荷载型式对隧道围岩产生的不利影响，运用FLAC3d软件，选取摩尔-库伦岩土本构模型及理论，分析了等效三角形脉冲荷载和质点振动速度时程两种加载方式对围岩动力响应的影响。结果表明：两种加载方式在近掌子面，隧道边墙质点的垂直振速都远远大于其他质点振速；采用速度时程加载，模型大部分区域的最大拉应力超过围岩抗拉强度；采用三角形脉冲荷载时模型的竖向位移偏大，拱顶出现张拉破坏，塑性区分布不符合检测规律。两种荷载输入方式在表征损伤趋势上较为相近，在计算损伤数值上有偏差。综合两种输入方式和现场检测数据考虑，爆破后在掌子面前方15m内岩石及衬砌均部分可能处于塑性状态中甚至破坏，施工时因加强安全防护。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题来源及意义

1.3 国内外研究现状

1.4主要内容及技术路线

第二章 岩体损伤类型及岩体断裂力学分析

2.1 岩体基本物理力学特性

2.2 岩体与结构损伤理论

2.3 表征损伤的岩土体参数取值方法

2.4 岩体断裂力学分析

2.5 损伤声波测试法

2.6 本章小结

第三章 竹溪隧道爆破响应特征试验

3.1 隧址工程概况

3.2 损伤表征质点振速法

3.3 本章小结

第四章 爆破作用下隧道结构的动力响应分析

4.1 引言

4.2 数值方法原理

4.3 FLAC3D动力模块简介

4.4 两种简化方式

4.5 数值计算

4.6 本章小结

第五章 震害主动控制技术在工程上的运用

5.1 控制振动手段

5.2 爆破施工面与不同龄期混凝土喷层安全距离的方法确定

5.3 考虑Rayleigh波影响下混凝土参数控制

5.4 现有质点安全振速控制与安全距离控制

5.5 本章小结

第六章 结论及展望

6.1 主要研究成果

6.2 需进一步研究的工作

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢