张文煊[1]2008年在《大型地下厂房开挖爆破振动破坏特性研究》文中提出在水利水电建设工程中,随着越来越多的大中型水电站在高山峡谷地区修建,大型地下厂房的安全、经济、快速施工越发显得重要。而现代水电工程地下厂房的主要施工方式还是钻爆法,爆破振动与围岩应力卸荷的耦合作用可能导致边墙围岩变形增加,应力松驰。同时,爆破振动也可能对新喷射混凝土、岩锚梁造成不利影响,而且爆破开挖本身就会损伤保留岩体。爆破开挖引起的爆破振动、围岩卸荷以及爆破本身对保留岩体的损伤作用对地下厂房施工期及运行期的安全有着重要影响,因此研究大型地下厂房开挖爆破振动的破坏特性具有重要意义。本文结合龙滩、东风水电站施工,从理论、试验、数值模拟以及现场观测等研究了大型地下厂房开挖爆破振动的破坏特征。首先分析了大型地下厂房的开挖程序及爆破施工过程中存在的相关问题;然后利用有限元程序计算了爆破振动及动态开挖荷载作用时厂房高边墙和岩锚吊车梁的动力响应;再根据爆破振动的动态及静态实测资料,分析了爆破振动及动态开挖荷载对厂房高边墙、岩锚吊车梁以及岩体内部应力和位移的影响;研究了地下厂房开挖爆破损伤范围;最后提出了地下厂房施工的爆破安全控制标准、振动效应控制的工程措施及开挖优化程序。通过本文的研究,取得了如下主要研究成果:(1)基于动力有限元数值模拟及利用经验公式分析实测数据等方法,研究确定了地下厂房高边墙质点振动速度的分布特性。表明地下厂房开挖过程中,岩石高边墙上的质点峰值振动速度不存在明显的高程放大效应,可以采用经验公式形式v=Kρ~αe~(βH)用于主厂房边墙及岩锚梁的爆破振动控制和预报。(2)研究了爆破荷载及开挖卸荷荷载对围岩的影响规律,得出了“爆破荷载作用只是在近区影响较大,而在中远区,其影响要小于数值相当的初始地应力动态卸荷的影响;离开开挖轮廓一定距离后,初始应力动态卸荷的影响是引起岩体破坏的主要因素”的结论。(3)研究了岩锚梁的爆破振动响应,分析了相关的实测资料,确定了爆破振动下岩锚梁的响应特点,提出了岩锚梁的爆破安全控制标准。爆破振动作用下,岩锚梁与围岩的结合面是整个岩锚梁结构中的薄弱环节。爆破振动可能造成岩锚梁的锚杆锚固力降低,岩锚梁梁体混凝土强度下降,梁体开裂,混凝土与岩石间粘结面的粘结力损失甚至拉裂。岩锚梁与岩体结合面上水平向最大拉应力出现在岩锚梁与围岩结合面的顶部;而竖直向最大拉应力则一般出现在岩锚梁与围岩结合面的顶部或底部。对于龄期大于28天的岩锚梁,本文首次提出了可以采用7cm/s的质点振动速度作为其爆破安全控制标准。(4)提出了基于质点峰值振动速度安全判据及最大拉应力准则预测爆破开挖损伤范围的方法,确定了爆破开挖损伤范围。保护层的扩挖爆破是引起边墙爆破损伤的主要原因,在保护层扩挖爆破中,宜采用较大的装药不耦合系数。爆破损伤范围一般限制在保留岩体的表层;对光面爆破,其爆破损伤范围约为10倍孔径量级。
杨建华[2]2014年在《深部岩体开挖爆破与瞬态卸荷耦合作用效应》文中研究表明水电工程建设、矿藏资源深部开采和核废料地质处置等工程领域均涉及深部高地应力岩体爆破开挖。爆破过程中开挖边界上的岩体应力在岩体爆破破碎瞬间释放为动态力学过程,以传统准静态卸荷假设为前提的力学分析理论体系已无法圆满解释深部岩体爆破开挖过程中出现的岩爆、突发大变形、诱发微地震等变性破坏新现象。因此,研究深部岩体开挖瞬态卸荷作用机制及力学效应,对加深开挖扰动区的形成机理与演化规律认识、优化深部岩体爆破开挖设计、控制工程灾害等方面均具有重要的理论意义和工程实用价值。论文针对深部岩体爆破开挖过程中爆炸荷载与地应力瞬态卸荷耦合作用效应问题,采用理论分析、数值计算和工程验证相结合的方法,开展了系列研究,所取得的主要研究成果如下：基于爆炸力学、断裂力学、流体力学等基本理论,通过分析炸药起爆后爆轰波传播、炮孔空腔动力膨胀、炮孔周边裂纹扩展、炮孔堵塞物运动以及炮孔内爆生气体高速逸出等过程,从理论上推求了基于爆源作用力学机制的柱状装药炮孔爆炸荷载压力变化历程。深部岩体爆破开挖过程中,开挖面上地应力瞬态卸荷伴随着爆破破岩裂纹扩展、爆生气体逸出以及新自由面形成等过程而发生。岩体开挖瞬态卸荷力学过程可采用分步开挖荷载幅值、卸荷起始时刻、卸荷持续时间及卸荷方式4个参数描述。当炮孔内爆炸荷载压力衰减至与开挖面上的地应力大小相等时,开挖面上宏观卸荷效应开始发生,随着爆炸荷载压力进一步衰减至大气压时,开挖面上地应力卸荷同步完成。对于深埋隧洞全断面开挖浅孔爆破,地应力瞬态卸荷持续时间为2～5ms；中、高地应力条件下,地应力瞬态卸荷引起的围岩应变率达到10-1～101s-1,为一个动态力学过程。提出并建立了爆炸荷载与岩体开挖瞬态卸荷耦合作用计算模型,采用动力有限元数值计算研究了爆炸荷载、地应力瞬态卸荷及二者耦合作用下围岩应力场的动态时空变化规律。结果表明：与静态二次应力场相比,开挖面上地应力瞬态卸荷在围岩中产生了附加动应力,导致围岩径向卸载和环向加载效应放大,附加动应力大小与地应力水平、开挖面大小和卸荷速率等因素密切相关；深部岩体爆破开挖,围岩首先受到爆炸荷载作用的扰动,径向应力和环向应力先增大后减小,紧接着受到地应力瞬态卸荷附加动应力产生的扰动,径向应力和环向应力先减小后增大,最后稳定于二次分布的应力状态,动载耦合作用对围岩应力场扰动以爆炸荷载作用为主。通过建立动静载耦合作用下的岩体损伤模型,研究了爆破反复开挖动力扰动作用下深部围岩的损伤机制与演化规律。深部岩体爆破开挖过程中的围岩损伤由重分布的静态二次应力、爆炸荷载以及开挖面上应力瞬态卸荷附加动应力共同作用引起。爆炸荷载作用下,围岩主要表现为张拉损伤破坏,地应力相当于提高了岩体抗拉强度,对爆破张拉效应起抑制作用。随着地应力水平的提高,开挖卸荷导致岩体产生压剪损伤破坏,爆炸荷载产生的岩体损伤仅限于围岩表层,开挖卸荷是围岩中大范围损伤区形成的主要原因。相比于准静态卸荷,开挖面上地应力瞬态卸荷产生的损伤范围更大,且随地应力水平、开挖面大小和卸荷速率的增大而增长。采用数值计算研究比较了不同动荷载激发围岩振动的质点峰值振动速度传播衰减规律和频谱特性。计算结果表明,深部岩体爆破开挖产生的围岩振动由爆炸荷载和开挖面上地应力瞬态卸荷共同作用引起,在爆源近区以爆炸荷载作用为主,但爆炸荷载激发振动的频率高,其质点峰值振动速度随距离衰减快,高地应力条件下,在中远区地应力瞬态卸荷将超越爆炸荷载成为引起围岩爆破振动的主要因素。利用小波变换时能密度分析和幅值谱分析方法,并结合爆破振动全历程数值模拟,对高地应力区地下岩体爆破实测围岩振动进行了分析,识别并分离了地应力瞬态卸荷激发的围岩振动。深部高地应力岩体爆破开挖产生的围岩振动信号的幅值谱具有两个优势频带,振动的低频成分主要由开挖面上地应力瞬态卸荷引起,而高频成分主要由爆炸荷载引起,以优势频带的分界点作为截至频率的滤波方法可初步实现爆炸荷载与地应力瞬态卸荷激发振动的分离。计算和分析结果证实了地应力瞬态卸荷作用及其动力效应的存在,同时也验证了本文理论分析和数值计算的可靠性。
倪绍虎[3]2010年在《地下工程并行优化反演分析方法研究》文中提出随着我国越来越多大型地下工程的建设,地下洞室围岩稳定成为岩土工程领域的一大热点问题。由于岩体介质的复杂性和不确定性,工程施工前难以获得十分准确的地质条件和赋存环境信息,因此利用工程类比和数值分析等传统的围岩稳定分析方法难以完全解决工程实际问题,基于现场监控量测的监测反馈分析就显得很有必要,也更能客观反映工程实际。通过施工开挖期现场量测信息和地质揭示获取更为可靠的工程基础资料,实时反馈围岩稳定状态,反演现场岩体参数并对后续过程进行预测预报,实现动态反馈、信息化施工。本文在总结前人研究成果的基础上,主要围绕地下工程监测反馈分析、层状岩体介质迭代计算方法及参数反演、基于围岩松动圈的参数场反演、渗流排水孔数值模拟、渗流场反演、反演的并行优化算法等几个关键问题开展了研究工作,并成功应用于实际工程中。本文研究主要包括如下几个方面的内容：(1)综述地下工程的工程特性和围岩稳定反分析方法,提出目前地下工程中反分析及动态优化设计中存在的一些实际问题。(2)将粒子群优化算法运用于地下工程参数优化反演中,并对优化反演算法的收敛性和并行性进行了改进,运用改进的并行粒子群优化算法进行反演,极大地提高了优化性能和计算速度,通过算例验证了算法的可行性、可靠性及优越性。(3)提出采用隐式复合单元法对渗流排水孔进行数值模拟,很大程度上减少了计算工作量,经济可行,通过数值算例和工程实例得到了验证。针对渗透参数难以准确确定的问题,通过水位和流量等观测信息对渗透参数及渗流场进行反演分析。(4)运用信息实时反馈和动态优化技术对大型地下洞室群施工开挖、支护进行快速监测反馈分析。通过现场实测数据预处理和跟踪分析,对施工开挖量测信息进行深度挖掘；基于机群并行计算依据实测数据信息进行参数反演和围岩稳定评价；并采用反演正算预测和灰色理论预测方法对后续施工开挖进行预测预报分析。通过集监测、反馈和预测于一体的快速监测反馈分析技术指导后续施工开挖过程,制定及时有效的变更方案和防范措施,以保证地下洞室群施工期和运行期的安全稳定运行。(5)对层状各向异性岩体介质的破坏特性和迭代计算方法进行了研究。采用改进的叁维非线性层状各向异性弹塑性损伤有限元法,通过数值分析方法对层状岩体的特殊破坏模式进行了模拟。分析了岩层倾角和岩层走向对围岩稳定的影响,提出层状岩体中地下洞室的合理布置方式。并针对层状岩体的各向异性特性,采用基于MPI的并行粒子群优化算法进行参数反演。(6)地下洞室开挖后形成围岩松动圈,其力学特性与开挖前未扰动岩体相比有很大差异。研究了松动圈的形成机制和测试分析方法并通过实例进行分析。在松动圈双重介质或多重介质反演模型的基础上,提出了基于松动圈的围岩“参数场”位移反分析方法。充分考虑受施工开挖爆破影响后围岩的松动“劣化”效应,模拟施工开挖过程中地下洞室群的动态响应特性,更接近工程实际,为地下工程参数反演提供一种新思路。最后,总结本文研究成果,并对今后尚待深入研究解决的问题进行了展望。本文研究工作从工程实际出发,对地下工程反分析做了比较系统地研究,并对优化算法、主从式并行反演、排水孔数值模拟、层状各向异性岩体介质迭代计算及围岩松动圈数值模拟等诸多方面进行了改进,以解决实际工程问题,为地下洞室的设计和施工提供一定参考。
唐浩[4]2004年在《水电站地下厂房开挖爆破数值模拟与研究》文中进行了进一步梳理在水利水电工程建设中,地下工程开挖占有重要地位。诸如:导流洞、引水洞、交通洞、试验平洞、灌浆洞以及水电站地下厂房洞室群开挖等。由于我国能源、交通、国防发展的需要,特别是水电能源的开发,使得大型和超大型地下工程规模已成为发展的主要方向。伴随着装机容量的增大,地下厂房及相关洞室的规模越来越大,以大跨度、高边墙、多交叉以及结构复杂为特征。大型复杂地下厂房洞室群的开挖,势必引起洞室群围岩位移场和应力场的调整,过大的变形和应力集中都会造成围岩的破坏,对洞室的稳定产生影响。另一方面,钻爆法仍然是地下工程开挖的主要施工方法,围岩在动态荷载作用下的振动响应也是一个不可忽视的问题。因此,长期以来,大型水电站地下洞室围岩稳定性评价一直是工程界研究的重要课题。 本文的主要工作分为以下叁个方面:首先从洞室群的开挖,导致围岩应力场重新分布影响洞室群稳定性出发,采用FLAC~(3D)建立了数值模型,模拟施工开挖过程,研究了复杂洞室群围岩的开挖变形形态和应力状态,分析了围岩塑性区分布及地下厂房洞室群围岩的稳定性,并对主厂房、主变室、调压井顶拱进行了加固处理;其次,在爆破荷载对围岩稳定影响的数值模拟计算方法方面,目前的研究工作大多是使用二维有限元数值计算方法,而LS-DYNA3D大型有限元系统为解决叁维非线性问题提供了可能,目前己能应用于弹塑性问题处理爆炸冲击荷载对结构的破坏等,因此本文引入叁维动力有限元方法,进行了数值建模分析,计算出不同爆破方式、不同爆破部位产生的以及邻近爆破施工所产生的爆破振动作用下,地下厂房洞室群围岩结构的动应力场、速度场和位移场的分布规律;对各种因素如何影响洞室群围岩稳定问题进行了深入的理论分析和定量计算,并将它们与实际爆破施工相结合,得出了若干结论。最后,针对性的讨论了近区应力波振动效应、中远区振速高程放大效应、计算结果与实测数据对比分析,参数敏感性分析等一系列重大技术问题。本文结合数值分析的成果,探讨了在地下工程的洞室群开挖中,两类安全问题,为今后的实际工程提供借鉴和参考。
李洪涛[5]2004年在《大型地下厂房施工程序及开挖方法研究》文中研究表明水利水电工程中，地下厂房方案得到了广泛的应用，而且随着一些干流水力资源的相继开发，水电工程中地下厂房及相关洞室等在向大型化或超大型的方向发展。对大型洞室施工方法，特别是在目前地下洞室开挖广泛使用了现代化施工机械的情况下，对洞室施工程序和开挖方法作比较系统的研究，将具有很实际的工程意义。本文针对大型地下洞室，特别是地下厂房的开挖问题，作了比较深入的研究，得出一定的认识和结论。 首先，结合国内若干地下厂房的开挖实例，分析了大型地下洞室的施工特点及可能存在的问题。 其次，结合水电工程中大量的洞室开挖实例，分析了大型地下洞室施工方法的影响因素，重点讨论了洞室体形特征、围岩稳定、施工机械等对洞室开挖方法及程序的影响，并据此提出了地下洞室开挖方法选择的初步建议。 再次，研究了水电站地下厂房开挖程序和开挖方法，从厂房分层开挖考虑的因素出发，分析了地下厂房的典型分层方案；并且基于M．M．普罗托奇雅科洛夫(普氏)的山岩压力理论，并利用有限元计算软件ANSYS和工程实例，研究了厂房顶拱层的开挖程序问题，给出了顶拱开挖方法的推荐方案。 另外，从爆破震动、岩石损伤等角度出发，探讨了岩锚梁施工的相关技术问题，研究了地下厂房岩锚梁层中部、岩锚梁岩台以及岩锚梁浇筑后下部层面的开挖方法。 最后，结合国内目前在建的几个地下厂房系统的通道布置，提出了地下厂房系统施工通道布置的主要原则，并且分析了典型地下厂房系统的通道布置方法。
姚强, 杨兴国, 陈兴泽, 李洪涛[6]2014年在《大型地下厂房开挖爆破振动动力响应数值模拟》文中提出针对向家坝水电站主厂房爆破施工诱发振动效应对围岩稳定及相关结构安全性影响,通过动力有限元数值模拟,研究地下厂房在开挖爆破振动荷载作用下动力响应。结果表明,顶拱拱脚处质点振速及拉应力最大,拱脚以上质点振速及最大拉应力迅速衰减;岩锚梁黏结面底部或顶部拉应力最大,与水平向质点振速相关性较好;高边墙质点振速与最大拉应力随高差增加而减小。综合分析数值计算结果与大量爆破振动实测数据,建议围岩及混凝土龄期大于28d的岩锚梁安全质点振速分别取15 cm/s及10 cm/s,且有一定安全储备。
李永松[7]2015年在《复杂条件下岩体应力综合分析及岩爆控制研究》文中研究指明地应力是岩石工程及地下建筑建设的基本地质条件之一,初始地应力场特征是否可靠,将直接影响工程可靠性与安全性。地应力受地质构造、地形地貌和剥蚀作用、岩石力学性质、地下水及温度等因素的影响,而且各种影响因素之间关系复杂,更加剧了地应力分布的复杂性；且西部水利水电工程的深埋地下洞室一般处于高地应力或者极高地应力环境中。因此,本论文结合中央级公益性科研院所基金项目“极高应力条件下洞室围岩应力测量与分析方法研究”、国家重点基础研究发展计划(973)课题“高地应力区工程卸荷滑坡演化与致灾机理,(2011CB710603)、国家自然科学基金重点项目“深部岩体工程特性的理论和实践研究”(50639090)和科研项目“基于爆破卸压的地应力快速释放方法的岩爆防治效果模拟研究”四个课题,以四个递进工作“极高应力条件下岩体应力测试、小尺度工程范围的隧洞围岩应力场反演分析,大尺度工程区岩体应力场非线性系统分析以及高应力环境中岩爆控制措施”为主线系统地开展了测试理论研究、试验方案论证以及工程应用研究相结合的模式展开工作。主要研究内容及相关成果如下：(1)针对极高地应力地区岩体地应力测量遇到的困难,基于复变函数法推导出切槽位移和应力的函数关系；通过有限元模拟计算进行合理性论证,提出了适合极高地应力环境的新的地应力测试方法——洞壁切槽解除法,并成功将该方法用于锦屏二级水电站A线辅助洞南侧的2#科研试验洞围岩应力场研究中。(2)根据围岩“开挖前→开挖→强松弛区围岩弱化→弱松弛区围岩弱化”过程中的4个应力演化过程,结合非线性优化求解算法,建立了基于围岩应力与其它应力信息的初始应力场的反演方法,并将该方法用于锦屏二级水电站4#引水发电洞围岩初始应力场的反演分析研究中。(3)位于西部深切河谷区的白鹤滩、乌东德、小湾、松塔及二滩水电站坝址区岩体应力测试和分析结果显示：河谷走向与区域主压应力方向的夹角越大、河谷底部岩体应力集中现象更趋强烈；硬质岩体利于地应力的积蓄,而由于断层的扰动效应,断层附近岩体应力量值和方位均出现明显的变化。(4)鉴于常规的岩体应力场分析方法在复杂条件下的岩体应力场模拟研究中的局限性,本论文提出了应力场非线性系统分析应用方法：将深切河谷应力场作为一个复杂的非线性系统,结合现场地质条件、测试部位岩体(组)质量、正交设计和智能优化反演方法,建立数值计算模型边界条件(自重系数、构造应力的大小和方位)与地应力之间的非线性映射关系进行优化求解。该方法克服了以往进行应力场边界条件求解过程中仅考虑部分因素或没有全域求解的缺点。(5)根据白鹤滩水电站深切河谷坝址区初始应力场非线性分析结果,应力测试值和计算值的复相关系数R=0.89,且勘探支洞开挖过程中出现的片帮现象与计算结果相符。因此,采用该方法进行白鹤滩水电站工程区岩体应力场模拟分析是合理可行的。(6)根据测试和研究分析,白鹤滩水电站电站地下厂房部位岩体应力量级属于中～高应力水平。左岸地下厂房最大水平主应力方位一般为NEE向,右岸地下厂房区应力量值大于左岸厂房区,且随深度的增加逐渐向受区域构造应力控制,即最大水平主应力方位沿铅直方向由NNE向向NWW过渡。河谷底部出现了明显的“高应力集中包”现象,边坡浅层岩体应力量值较低,岩体最大水平主应力方位与河流走向基本平行或成小角度相交,随着水平埋深的增加边坡岩体最大水平主应力方位向区域构造方位过渡。(7)采用显式有限差分计算方法,对锦屏二级水电站引水隧洞采用基于爆破卸压的地应力快速应力释放的岩爆防治方案进行了模拟计算分析。模拟结果显示爆破应力快速卸压能有效的减轻岩爆部位围岩的应力集中程度,进而使应力集中区向卸荷松弛区内部围岩迁移,达到岩爆控制的目的。(8)依据Rusesenes岩爆应力判据,对不同应力释放方案的岩爆防治效果进行了对比分析。倾斜辐射孔方案和垂直超前孔方案可以分别避免开挖轮廓线附近和掌子面前方的应力集中,两种方案均能降低岩爆发生的可能性。在锦屏二级引水洞施工现场进行了爆破试验,应力释放炮孔附近形成了卸荷松弛圈,其应力得到一定的释放,与模拟结果相符。
谢冰[8]2007年在《地下厂房开挖爆破振动对周边群洞影响的数值模拟分析》文中指出水电工程建设中会大量遇到地下洞室工程施工，地下厂房及相关洞室的规模越来越大，以大跨度、高边墙、多交叉以及结构复杂为特征。对于大型地下洞室的施工，最常采用的手段仍是钻孔爆破法。爆破施工在完成地下洞室岩体开挖的同时，不可避免地对邻近既有洞室和开挖洞室本身产生不利影响，引起地下洞室岩石力学性质的劣化，本文针对这种情况进行如下一些研究：本课题运用有限元法的基本原理，采用ANSYS／ls-dyna软件对地下厂房爆破对邻近洞室的影响进行了数值模拟分析。分析研究过程中所做的主要工作包括以下几个方面：(1)本文对研究地下厂房爆破对邻近洞室的影响的研究价值，国内外的研究现状，新老研究方法的比对进行了详尽的概括和阐述。(2)本文对有限元方法在本课题中的应用作了详实的说明，其中主要针对动力有限元计算和分析方法、非线性分析与求解、爆破震动模拟、边界条件的处理及单元类型和网格划分等一系列问题进行了探讨，并用ANSYS／ls-dyna软件解决了这些问题。(3)本文通过查阅相关文献，系统地介绍了岩石爆破的破坏理论和应力波理论，阐述了岩土中抗爆结构的一般计算方法，并对用ANSYS／ls-dyna软件如何模拟爆破震动提出了一些个人观点处理方法。(4)应用有限元软件ANSYS／ls-dyna模拟了地下厂房分层开挖爆破施工过程对周边群洞的影响，其中主要考虑了预裂爆破、中槽梯段爆破方式对周边洞的影响，洞室则主要研究了离厂房较近距离的主变室和尾闸室的受震影响，在受震影响中重点研究直接影响洞室安全的质点震动速度，并就两种爆破施工方式对周边洞的影响效果进行分析。(5)由于地下厂房的分层爆破开挖除了可以对周边洞室造成震动影响外，还会导致开挖后岩体的应力重新分配，对整个地下厂房系统的稳定性造成影响。本文鉴于此，对分层开挖后岩体的应力分布进行了计算讨论，考察了洞室群的稳定性。(6)通过参与过的研究项目所得的实测资料对比数值模拟结果，考察模拟结果的准确性，本文计算了各层中部预裂爆破和中槽梯段爆破的衰减公式与实测爆破震动衰减公式，并就二者之间的异同进行了比较分析，给出了分析结果产生差异的原因。
王自旭[9]2015年在《不同地应力下节理倾角对地下厂房岩体光爆面形成的影响研究》文中进行了进一步梳理在国内外隧道开挖过程中,95%以上隧道工程采用钻爆施工技术。随着隧道施工技术工艺的提高,除了能够保证施工质量、降低事故发生的安全要求之外,对岩石爆破成型效果有着更高的要求。影响爆破成型效果最为显着的因素是爆破施工岩体中中的节理裂隙、软弱夹层等结构面,因此对节理裂隙岩体中光面爆破成型效果的影响因素的研究具有深远的科研和工程指导意义。本文依托国家自然科学基金资助项目“深部高地应力下岩体动力特性与爆炸应力波传播规律研究”和重大工程科研项目“深埋特大地下洞室岩体动力特性与开挖施工关键技术研究”,通过研究光面爆破理论,分析岩石结构面特性及其对光爆面形成的影响,结合白鹤滩水电站地下厂房现场爆破资料,利用动力有限元数值模拟方法对不同节理倾角和围岩地应力条件等工况下爆破成缝过程进行研究。论文主要探讨和研究以下内容:(1)研究光面爆破技术理论和光爆作用机理,分析影响光爆面成型效果的主要技术参数。以这些参数为出发点,对开挖能否实现理想光面爆破面进行论证和质量评价。(2)探讨岩石节理结构面的特性和岩石爆破破坏理论。从爆炸应力波的传播特点找到影响光爆面平整度的主要因素,研究节理面特性对爆炸应力波的传播的影响和结构面产状对光爆成型效果的影响作用。(3)以白鹤滩水电站地下厂房开挖为工程背景,根据光面爆破施工工艺,选取爆破岩体材料本构模型、张拉破坏判据、等效加载方法,使用动力有限元分析方法,设置节理的存在与否、节理倾角和实际工程情况下不同初始地应力量级和侧压力系数等工况,模拟节理岩体在爆炸荷载作用下的破坏状态,研究和分析节理倾角能够改变光爆成缝方向,在炮孔连心线上的裂缝能否贯通起着决定性作用;围岩地应力的改变对光爆面形成范围和光爆成型效果起着重要的影响作用。
石朝霞[10]2005年在《地下石房分层开挖爆破对混凝土岩壁梁振动影响研究》文中认为岩壁吊车梁是一种新型的地下厂房吊车梁结构形式。下层开挖时岩壁梁混凝土浇筑完成,而且岩壁梁正位于爆破开挖工作面的上方,岩壁吊车梁的安全稳定成为爆破施工中所关注的一个主要问题。 本文以泰安抽水蓄能电站工程的地下厂房分层开挖爆破地震效应安全监测项目为背景,将岩壁梁振动作为研究对象,通过现场爆破地震实测,得到了岩壁梁顶端外边缘点的震动速度波形图,以及最大震动速度。基于爆破地震波传播理论,通过对实测数据进行回归分析,确定出了地下厂房开挖爆破时经验公式预测方法中的κ、α值,得出了开挖爆破地震波衰减规律。运用小波分析理论,通过Matlab编程实现了对实测数据的小波包分析,得出了泰安抽水蓄能电站工程的地下厂房分层开挖爆破地震波的频谱特性和能量特性。得到了地震波在各频率带的能量分布,以及能量相对集中的频带和主振频率。研究探讨了地下厂房分层开挖爆破时混凝土岩壁梁主震频率以及最大震动速度。 运用叁维显式有限差分法程序FLAC-3D,对泰安抽水蓄能电站工程的地下厂房分层开挖爆破对混凝土岩壁梁振动过程进行了数值模拟,分析了分层开挖中围岩及岩壁梁在爆炸地震波作用下应力、位移分布的变化规律,并提取了关键点的速度历时变化曲线,研究爆破振动地震波作用下岩壁梁的动力响应。通过与实际监测数据对比,计算成果与实测值符合较好,为地下厂房分层爆破开挖施工方法提供了理论依据。
参考文献：
[1]. 大型地下厂房开挖爆破振动破坏特性研究[D]. 张文煊. 中国科学技术大学. 2008
[2]. 深部岩体开挖爆破与瞬态卸荷耦合作用效应[D]. 杨建华. 武汉大学. 2014
[3]. 地下工程并行优化反演分析方法研究[D]. 倪绍虎. 武汉大学. 2010
[4]. 水电站地下厂房开挖爆破数值模拟与研究[D]. 唐浩. 武汉大学. 2004
[5]. 大型地下厂房施工程序及开挖方法研究[D]. 李洪涛. 武汉大学. 2004
[6]. 大型地下厂房开挖爆破振动动力响应数值模拟[J]. 姚强, 杨兴国, 陈兴泽, 李洪涛. 振动与冲击. 2014
[7]. 复杂条件下岩体应力综合分析及岩爆控制研究[D]. 李永松. 中国地质大学. 2015
[8]. 地下厂房开挖爆破振动对周边群洞影响的数值模拟分析[D]. 谢冰. 武汉理工大学. 2007
[9]. 不同地应力下节理倾角对地下厂房岩体光爆面形成的影响研究[D]. 王自旭. 武汉理工大学. 2015
[10]. 地下石房分层开挖爆破对混凝土岩壁梁振动影响研究[D]. 石朝霞. 山东科技大学. 2005
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