爆炸荷载作用下穹顶洞室动力响应的数值模拟研究

摘要

大跨度地下穹顶洞室在爆炸荷载作用下的动力响应与稳定性问题是近年来地下油库建设中遇到的新问题。以某地下储库工程为背景,利用数值分析软件LS-DYNA对爆炸荷载作用下Ⅲ级围岩中跨度10～35 m、埋深10～40 m穹顶洞室的动态响应与破坏特征进行了数值模拟研究,在充分考虑围岩初始应力场的基础上,着重探讨了埋深及跨度对穹顶洞室变形规律与破坏荷载的影响。分析结果表明:在地面爆炸荷载作用下,所研究洞室的塑性变形主要发生在侧墙及底板下方,洞室顶部、侧墙各部位的水平位移分布不均匀,侧墙下部的位移值最大,上部的位移值次之,中点的位移值相对最小;随着埋深的增加,侧墙各部位的位移均呈现出先大幅减小后平稳线性增长的趋势;洞室埋深较浅时,增加埋深可以提高穹顶洞室的破坏荷载,而当埋深足够大时,增加埋深则会降低洞室对爆炸荷载的承载力。