基于爆破效应的下穿建筑双洞隧道位置优化

摘要

近年来国民经济进入快速发展新时期，我国现有交通体系迎来了巨大机遇和挑战。公路、铁路以及市政隧道工程获得了蓬勃的发展，减轻了交通压力。钻爆法广泛应用于公路隧道施工中，爆破地震波对于邻近隧道以及地面建筑物的震动影响越来越受到关注。
　　本文以大连南部滨海大道西延伸线连拱隧道工程为依托，采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件，建立了隧道的三维数值模型，并结合现场试验数据，研究掏槽爆破振动下邻近隧道和地面建筑结构的振动响应规律。为了使数值模拟能够真正反映实际情况，本文采用更精确合理的爆炸数值计算方法：利用软件内置炸药模块和状态方程模拟爆破荷载的作用，并采用ALE算法模拟炸药与岩石之间的接触关系。在ALE方法中，为防止爆炸过程中网格的过分畸变给结果带来不利影响，将炸药定义成流体。本文主要工作如下：
　　1.数值分析了掏槽爆破振动对邻近隧道和地面建筑结构的动力影响，邻近隧道迎爆侧质点振速峰值大小是背爆侧的几倍到十几倍。对比分析不同隧道间距下，围岩和地面建筑结构质点的振动规律，综合考虑确定隧道最优间距为20m。
　　2.数值分析了每一步开挖下邻近隧道围岩和地面建筑结构质点的爆破振动强度变化规律，研究了各个质点X、Y、Z三个方向振速规律。
　　3.对隧道围岩和地面建筑结构测点爆破振动信号进行HHT分析，得到测点X、Y、Z三个方向振动主频以及频率分布规律。
　　在隧道爆破开挖施工现场进行现场试验，采集了测点的振速时程曲线以及振动主频，与数值模拟结果对比分析，表明数值计算预测值与实测值在一定程度上吻合，验证了数值模型的合理性和可行性。

目录

1 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 炸药的爆炸作用

1.3 岩石爆破的破岩机理

1.4 炸药爆炸理论

1.5 国内外研究现状

1.6 研究内容和技术路线

2 工程背景

2.1 工程概述

2.2 工程地质

3 爆破振动对隧道及地面建筑影响的数值模拟

3.1 计算模型的建立

3.2 单元类型的选取

3.3 算法选择

3.4 材料模型及参数

3.5 计算时间设定

3.6 人工体积粘性控制

3.7 施工工序

3.8 模拟结果分析

3.9 隧道最优位置选择

3.10 本章小结

4 爆破振动信号的HHT分析

4.1 HHT简介

4.2 建筑模态分析

4.3 隧道围岩测点振动信号HHT分析

4.4 建筑测点振动信号HHT分析

4.5 结果汇总

4.6 现场试验验证分析

4.7 本章小结

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢