减振沟参数对爆破振动效应的影响与控制研究

摘要

爆破技术以高效、经济的优点被广泛应用于各工程领域，但所带来的负面影响也很多，其中最为严重的是振动危害。爆破振动波通过岩石传播到建筑物后，引起建筑物的振动，当振动强度超过安全阈值就会对建筑物造成影响。为了减小爆破振动造成的影响，通常会在爆源与被保护建筑物之间开挖减振沟，而减振沟的尺寸以及位置等参数对减振效果有直接的影响，因此，对减振沟尺寸以及位置等参数的研究有重要的现实意义与理论价值。　　本文以陆丰核电站二期A3区域场平爆破工程为背景，结合数值模拟与室内相似模型试验，对不同深度、不同宽度及不同位置减振沟的减振规律和减振效果进行了研究。主要研究内容包括以下几个方面：　　1.分析弹性地震波在减振沟附近的反射与透射机理。分析认为，地震波穿过不同介质分界面时发生透射与反射会造成能量耗散，当仅考虑地震波的入射与折射时，减振沟深度是主要影响参数，当减振沟尺寸一定时那么减振沟布置位置是主要影响参数。　　2.基于ANSYS/LS-DYNA程序模拟了减振沟参数对振动传播过程的影响，得到了不同减振沟情况下，地面以及灯塔顶端的振动数据。结合现场环境制作相似模型，施加振动荷载，采集对应测点振动数据。　　3.对比数值模拟与相似模型试验结果，确定用1＃、2＃测点振速峰值进行分析，得出了不同深度、宽度及位置减振沟的减振规律与减振效果。结果表明，对于高耸的被保护建筑物顶端(灯塔顶端)，减振沟宽度是主要影响参数；对于低矮建筑物(地面)，减振沟深度是主要影响参数；当减振沟位置可以改变时，减振沟越靠近被保护建筑物减振效果越好。　　4.利用萨道夫斯基振动速度回归公式计算各模型回归系数，发现减振沟存在时，萨道夫斯基振动预测公式不能满足实际工程的要求，拟合了考虑减振沟参数情况下塔顶及地面的振动衰减公式，经过对比实验验证，计算值与试验值基本吻合，对于实际工程开挖和布置减振沟具有一定的参考价值。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1 研究的背景及意义

1.2 振动的产生、控制及减振沟研究现状

1.2.1 振动产生机理

1.2.2 振动控制方式

1.2.3 减振沟研究现状

1.3.1 本文研究内容

1.3.2 研究技术路线

2 减振沟隔振机理研究

2.1 爆破振动波的类型

2.2 地震应力波的反射与透射

2.3 影响地震应力波衰减的主要因素

(1) 波阵面的 波前扩散

(2) 地层介质的吸收衰减

(3) 穿越分界面的透射衰减

2.4 减振沟参数对减振效果的影响

2.5 本章小结

3 减振沟参数变化的数值模拟

3.1 ANSYS/LS-DYNA软件简介

3.2.1 工程背景

3.2.2 数值模型尺寸选择

3.2.3 数值模型单元选择及网格划分

3.2.4 材料参数及状态方程

3.2.5 边界设置

3.3 数值模拟计算结果

3.4 本章小结

4 减振沟参数变化的室内相似模型试验

4.1.1 相似模型尺寸及材料确定

4.1.2 相似模型冲击荷载计算

4.1.3 相似模型实验仪器

4.2 相似模型方案制定与模型制作

4.2.1 混凝土配合比及用量计算

4.2.2 混凝土模型制作

4.3 相似模型振动采集

4.4 本章小结

5 减振沟参数变化的爆破振动影响与控制

5.1 数值模拟结果与室内试验采集数据对比

5.2 不同减振沟参数的减振效果分析

5.2.1 减振沟参数减振效果规律探索

5.2.2 减振沟单个参数对减振效果分析

5.3 考虑减振沟参数的振动衰减公式拟合

5.3.1 减振沟存在时萨道夫斯基公式K、α回归

5.3.2 减振沟尺寸及位置变化时振动速度拟合公式

5.4 考虑减振沟参数影响的振动控制措施

5.4.1 单一减振沟参数的减振措施

5.4.2 多减振沟参数的减振措施

5.5 本章小结

6 结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历

致谢

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