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爆破施工对邻近隧道影响及安全综合防护研究

作 者: 彭怀德
导 师: 刘敦文
学 校: 中南大学
专 业: 安全技术及工程
关键词: 邻近隧道 爆破载荷 爆破振动 数值模拟 工程管理
分类号: U455.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 28次
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内容摘要


钻爆法是山岭隧道工程的主要施工方法,而爆破产生的爆破载荷必然会对周围的岩体和结构造成影响甚至破坏。隧道工程中研究如何监测与控制爆破荷载作用下的爆破振动,对于防止既有隧道内的结构遭到破坏和安全事故的发生,以及减少财产损失和人身伤亡,具有重要的现实意义和实用价值。本文以岩石爆破机理和爆破地震波的相关理论为基础,利用地质雷达对既有隧道衬砌结构进行了检测,并用萨道夫斯基预测公式预测爆破振动速度,运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件建立三维模型,对既有隧道衬砌受爆破动荷载影响进行了数值分析,最后提出了一套减少工程爆破事故的综合防治方案,并提出了一些具体的工程管理措施和技术方法。本文研究的主要内容和结论如下:(1)通过对既有隧道衬砌的检测,现场观察,结合具体工程地质资料,掌握了既有隧道的工程概况和病害特征,为接下来的监测工作提供了科学依据。(2)通过现场多次爆破振动监测试验,获得了隧道工程爆破振动速度的经验计算公式,并对爆破振动速度值进行了回归分析。(3)利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维模型,对隧道爆破动荷载效应进行了数值模拟分析,获得了邻近既有隧道内质点振动速度、位移、和最大主应力等数据曲线和图谱,了解了爆破载荷对既有隧道影响的规律和特征。(4)通过分析工程爆破事故成因,提出了综合防治爆破事故的方案。立足国情,分析了完善国家法律体系对整个工程安全行业的重要性,提出在隧道工程爆破安全管理中,采取“以法律促管理,以管理遏事故”思路;结合工程实例,针对工程中出现的问题,列举具有实际意义的工程管理措施和技术方法。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状及进展  11-15
    1.2.1 爆破地震波的危害机制  11
    1.2.2 爆破地震波的传播规律  11-12
    1.2.3 爆破震动对邻近隧道的影响与振动监测  12
    1.2.4 爆破震动效应的预测与数值模拟  12-14
    1.2.5 工程爆破安全控制与防护研究  14-15
  1.3 主要研究内容  15-17
2 岩土爆破地震波的影响因素及其安全判据分析  17-33
  2.1 岩石的爆破作用原理  17-21
    2.1.1 岩石爆破的三种理论  17
    2.1.2 岩石爆破的内部作用和外部作用  17-18
    2.1.3 岩石爆破作用的三个层次  18-20
    2.1.4 岩石破坏的五种模式  20
    2.1.5 爆破作用效果的影响因素  20-21
  2.2 爆破地震波产生机理及其影响因素分析  21-25
    2.2.1 地震波产生机理  22
    2.2.2 爆破地震波传播的影响因素分析  22-25
  2.3 国内外爆破振动安全判据  25-32
  2.4 本章小结  32-33
3 隧道爆破震动监测及其减震措施分析  33-51
  3.1 工程概况  33-41
    3.1.1 工程介绍  33-35
    3.1.2 工程地质特征  35-36
    3.1.3 既有2隧道检测分析  36-41
  3.2 爆破振动监测试验  41-46
    3.2.1 主要监测设备  41-42
    3.2.2 现场测点布置  42-43
    3.2.3 现场爆破振动监测结果分析  43-46
  3.3 隧道爆破震动效应及减震综合技术措施  46-49
    3.3.1 爆破震动的影响  47-49
    3.3.2 降低爆破震动的措施  49
  3.4 本章小结  49-51
4 爆破动载对既有隧道影响的数值模拟研究  51-63
  4.1 数值模拟理论分析与建模  51-55
    4.1.1 围岩本构模型  52-53
    4.1.2 既有隧道衬砌材料模型  53
    4.1.3 爆破冲击载荷  53-55
  4.2 计算模型  55-56
  4.3 模拟结果分析  56-61
    4.3.1 振动速度计算结果与分析  56-59
    4.3.2 衬砌质点位移分析  59-60
    4.3.3 应力分析  60-61
  4.4 本章小结  61-63
5 隧道工程爆破安全事故综合防治对策研究  63-82
  5.1 工程爆破安全事故分类  63-64
  5.2 我国隧道工程安全现状及事故案例  64-65
  5.3 隧道爆破有害效应控制技术措施研究  65-74
    5.3.1 爆破有害效应控制技术研究的目的和意义  65
    5.3.2 爆破有害效应控制技术研究内容  65-66
    5.3.3 爆破冲击波有害效应的有效控制研究  66-70
    5.3.4 爆破飞石的安全允许距离的确定与控制  70-74
  5.4 隧道爆破施工安全管理  74-77
    5.4.1 爆破施工安全管理的意义  74-75
    5.4.2 爆破施工安全管理制度体系  75-77
    5.4.3 爆破安全管理保障措施  77
  5.5 法律体系在工程爆破事故中的价值体现  77-81
    5.5.1 法律在防止隧道工程爆破事故发生中的现实意义  78
    5.5.2 《安全生产法》有关规定  78-79
    5.5.3 工程爆破涉及的主要违法行为及其罚则  79
    5.5.4 事故案例分析  79-80
    5.5.5 法律在规范生产安全中的不足与进展  80-81
  5.6 本章小结  81-82
6 结论与展望  82-84
  6.1 主要结论  82-83
  6.2 主要创新点  83
  6.3 研究展望  83-84
参考文献  84-89
攻读硕士学位期间的主要研究成果  89-90
致谢  90

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 隧道工程 > 隧道施工 > 凿岩、爆破工程
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