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戴峪岭2号小净距隧道掘进中爆破震动对围岩体损伤规律研究

作　者: 杨卫风
导　师: 费鸿禄
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 爆破震动岩体损伤声波测试 Flac3D
分类号: U455.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 8次
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内容摘要

本文采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法，对爆破震动下的围岩稳定、隧道岩体累计损伤的衰减规律峰值的特征进行了研究。结合戴峪岭2号隧道现场实际爆破获得的大量爆破震动实测数据，对爆破震动强度的预测和围岩稳定的控制问题进行了研究。为了实现爆破震动效果监测与评估，通过对后开挖隧道在进洞初期对先开挖隧道的爆破影响进行评估，建立了小净距隧道开挖的爆破震动对间柱的受扰动程度关系，以达到指导设计和提高安全精度的目的。采用超声波测试技术，建立岩体声波速度降低率与岩体爆破损伤之间的定量关系。由于现场实验测定了多次爆破前、后岩体的声速变化，计算出岩体的损伤程度系数，分析爆破对岩体的损伤规律，通过爆破震动和超声波测试实验分析来指导戴峪岭2号隧道的爆破设计，为更好的把握小净距隧道的开挖设计尺寸和施工进度等技术提供了科学参考。最后采用三维数值模拟Flac3D软件，针对戴峪岭2号隧道的实际开挖现状，隧道围岩级别，洞身大小，选择合理的设计参数及尺寸标准，进行了三维数值模拟，得到了戴峪岭2号隧道间柱和围岩体在爆破荷载和外力作用下的X、Y、Z方向位移及应力应变图，找到间柱及外围岩的主要受力破坏点和其点的承压值，从而来验证了实验的正确性，指导现场施工的爆破参数设计，掌握戴峪岭小净距隧道的岩体强度随爆破掘进的变化，为戴峪岭2号隧道的开挖提供了可靠的依据。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
引言  11-12
1 绪论  12-19
  1.1 国内外研究现状  12-13
  1.2 爆破地震波的衰减规律  13-15
    1.2.1 爆破震动强度衰减规律的经验公式  13-15
  1.3 岩体爆破累计损伤理论及其应用  15
  1.4 爆破地震波衰减规律的相关研究  15-16
    1.4.1 爆破震动安全判据  15-16
  1.5 Flac3D在工程中应用  16-17
  1.6 本文主要的研究路线、内容和方法  17-19
2 戴峪岭 2 号隧道地质特性及岩体稳固性评价  19-23
  2.1 隧道地质背景及相关参数  19-20
    2.1.1 地形地貌及水文地质特征  19-20
  2.2 戴峪岭 2 号小净距公路隧道技术标准  20-23
    2.2.1 路面结构布置图  20-21
    2.2.2 戴峪岭 2 号隧道（庄河到盖州第九合同段的总布置图）  21-22
    2.2.3 戴峪岭 2 号隧道现场图  22-23
3 戴峪岭 2 号小净距隧道爆破地震效应现场监测与数据分析  23-40
  3.1 爆破震动测试系统与测试原理  23
    3.1.1 爆破震动测试系统  23
  3.2 现场试验  23-29
    3.2.1 戴峪岭 2 号隧道施工爆破断面图  23-25
    3.2.2 掘进面围岩的炮孔设计  25-29
  3.3 戴峪岭 2 号小净距隧道爆破震动速度测试与分析  29-36
    3.3.1 试验条件  29
    3.3.2 试验方法与试验方案  29-30
    3.3.3 爆破引起的质点振动速度测量  30-36
  3.4 爆破实验测量结果分析  36-40
4 小净距隧道爆破震动作用下间柱累积损伤衰减规律研究  40-59
  4.1 概述  40
  4.2 岩石的损伤特性  40-42
    4.2.1 爆破震动对岩体损伤特性的影响  40-41
    4.2.2 受爆振损伤介质的本构方程  41-42
    4.2.3 爆振损伤介质的损伤演化律  42
  4.3 岩石的动态力学性质  42-44
  4.4 岩体损伤判定标准  44
  4.5 岩体爆破效应的声波测试原理  44-46
    4.5.1 声波探测的弹性波及波动方程  44-46
  4.6 爆破荷载作用下岩体中超声波现场测试试验  46-47
  4.7 现场试验  47-52
  4.8 实验结果与数据分析  52-58
  4.9 本章小结  58-59
5 小净距隧道爆破震动对间柱围岩体影响的数值模拟  59-67
  5.1 引言  59
  5.2 三维有限差分程序 Flac3D  59
  5.3 模型的建立及其计算方案  59-63
    5.3.1 数值模拟研究内容  59-60
    5.3.2 数值模拟的相关假设  60
    5.3.3 计算模型  60-61
    5.3.4 岩体物理力学参数  61-62
    5.3.5 强度准则  62
    5.3.6 边界约束和初始地应力场  62-63
  5.4 爆破荷载作用前后的数值模拟结果  63-66
  5.5 本章小结  66-67
6 结论  67-69
7 展望  69-70
参考文献  70-75
作者简历  75-77
学位论文数据集  77-78

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