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爆破振动对混凝土结构影响及防护方法研究

作　者: 谭用星
导　师: 吴新霞
学　校: 长江科学院
专　业: 岩土工程
关键词: 爆破振动 衰减规律 减震沟 减震效果 数值模拟
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 89次
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内容摘要


随着社会经济的发展,爆破开挖在工程建设中得到越来越广泛的应用。伴随爆破大规模的使用,爆破开挖过程中的不利因素也显示出来。爆破对开挖处附近的保护区中的混凝土建筑物的影响不可忽视:爆破振动通常会对爆破施工场地附近的建筑结构物产生影响,甚至破坏,爆破振动危害不言而喻。混凝土是建筑结构物的重要组成材料,研究爆破对地表混凝土结构物的影响以及如何减小爆破振动对建筑结构物影响对于工程生产建设有着重要的意义。爆破振动对于地表混凝土结构物的影响是一个复杂的问题,理论分析爆破对地表建筑物的振动影响难以得到精确解,因此,通过数值模拟的方法来分析爆破振动影响显得尤为重要。本文运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件方法,研究了爆破振动应力波在混凝土结构物中的衰减规律,在此基础上,探讨了如何减小爆破振动对建筑结构物影响的方法。以工程建设中常用的减小爆破振动的措施减震沟为例,通过数值模拟,研究比较了有无减震沟时的峰值振速分布和开挖面与减震沟距离变化时质点的峰值振速衰减规律,对比分析了不同深度、不同宽度减震沟的减震效果以及减震沟离爆源不同距离时候的减震效果。结果表明:开挖面距离减震沟越近,减震效果越好;在保护区侧,减震沟附近,由于减震沟的屏蔽作用,存在一个振速很小的区域;减震沟的减震效果随减震沟深度的增加而增加,而减震沟的宽度变化对减震意义不大。本文研究的重点在于:通过数值模拟研究了爆破振动对混凝土结构物的影响,讨论了有无减震沟情况下爆破振动的衰减规律,对比了不同参数情况下对减震沟的减震效果的影响。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 问题的提出及研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的研究内容及方法  11-13
第二章 爆炸的基本理论  13-28
  2.1 岩土体中的爆炸特性  13-14
    2.1.1 装药在无限和均匀岩土介质中的爆炸  13
    2.1.2 装药在半无限岩土介质中的爆炸  13-14
  2.2 岩土体中爆炸波的传播规律  14-15
  2.3 爆炸的相似规律  15-17
  2.4 爆炸的地震效应  17-27
    2.4.1 爆炸地震波的形成  17-18
    2.4.2 爆炸地震波对结构物的效应  18-21
    2.4.3 爆破振动的破坏判据  21-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 有限元计算理论  28-47
  3.1 有限元法概述  28-31
  3.2 有限元法控制方程组  31-34
    3.2.1 坐标定义  31-32
    3.2.2 动量方程  32
    3.2.3 质量守恒方程  32-33
    3.2.4 能量守恒方程  33
    3.2.5 动力平衡方程式  33-34
  3.3 单点高斯积分和沙漏控制  34-35
  3.4 应力波与人工体积粘性  35
  3.5 时间积分和时步长控制  35-37
  3.6 无反射边界  37
  3.7 材料模型  37-46
    3.7.1 岩石材料爆破数值模拟的本构关系问题  38-40
    3.7.2 岩石材料的屈服条件  40-41
    3.7.3 岩石的弹塑性性质  41-43
    3.7.4 岩石材料的非线性特征  43-44
    3.7.5 岩石介质的弹粘塑性模型  44-46
  3.8 本章小结  46-47
第四章 爆破振动的数值模拟  47-57
  4.1 爆破振动的数值模拟的相关参数  47-49
    4.1.1 计算模型  47-49
  4.2 爆破振动对地表混凝土结构物影响的数值模拟  49-57
    4.2.1 计算模型情况  49-50
    4.2.2 计算结果及分析  50-56
    4.2.3 本章结论小结  56-57
第五章 减小爆破振动的防护措施研究  57-66
  5.1 减震沟减震效果数值模拟  57-60
  5.2 不同参数情况下减震沟减震效果对比  60-65
    5.2.1 减震沟离爆源不同距离情况下减震效果对比  60-61
    5.2.2 不同宽度减震沟的减震效果对比  61-63
    5.2.3 不同深度减震沟的减震效果对比  63-65
  5.3 本章结论小结  65-66
第六章 结论与展望  66-68
  6.1 主要结论  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构
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