考虑爆破作用的隧道爆破楔形体稳定性分析

摘要

隧道楔形体危岩稳定性分析是隧道危岩灾害防治的依据。根据爆破峰值加速度衰减规律及楔形体结构面的假定,通过牛顿第二定律确定作用于楔形体峰值爆破荷载,并对其进行修正得到时程爆破惯性力,建立了隧道楔形体危岩稳定性分析的物理模型及计算模型,提出了楔形体稳定性分析的动态极限平衡方法,该方法得出了楔形体稳定系数的计算公式,并分析了不同因素对稳定系数的影响。计算结果表明:边墙楔形体在爆破荷载作用下,楔形体随时间而出现压力和拉力的变化,整个作用时间持续0.3~0.4 s左右;边墙楔形体在爆破荷载作用下最大峰值荷载达到410.52 kN,最小峰值荷载为-285.69 kN;洞顶楔形体在爆破荷载作用下最大峰值荷载达到140 kN,最小峰值荷载为-95.23 kN;边墙单滑面爆破荷载作用稳定系数最大增加了93%,最大减少了63.3%;边墙双滑面稳定系数最大增加了75%,最大减小了47.4%;洞顶单滑面在爆破荷载作用下稳定系数最大增加了75.5%,最大减少了56.4%,洞顶双滑面最大增加了81.5%,最大减小了57.8%;当爆心距由2 m增加到5 m时,两者稳定系数最大相差1.92;当滑面倾角由28°增加到58°时,天然稳定系数降低了1.5,爆破对稳定系数的影响最大减小了4.5;当炸药量由28 kg增加到58 kg时,稳定系数最大增加了1.65;当面积由8 m^(2)增加到20 m^(2)时,稳定系数最大增加了0.75。因此,该楔形体稳定系数计算方法能较好的反映和评价爆破荷载下隧道楔形体的稳定性。