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判据隧道2扩4扩挖爆破振动效应与安全判据

收藏本文 2024-03-21 点赞:31854 浏览:145560 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着铁路、公路等交通工程的大力进展,目前在我国许多地区原有的二车道隧道已不能满足运输和安全的需求。在扩建历程中,受地形地质条件、环保和征地的限制,通常要求两隧道的间距尽可能减小或只能在原有二车道隧道基础上扩建成四车道。在我国,对隧道进行2扩4的工程实例还很少,且小净距条件下的隧道2扩4未见有公开报道。为了给沈海高速公路泉厦段大帽山隧道新建右洞的扩挖爆破提供论述与技术支持,本课题采取现场测试和数值模拟策略,针对扩挖爆破对既有的四车道隧道和扩挖隧道的动力响应规律、围岩稳定性及其安全判据开展探讨,并比较模拟结果和现场测试结果。所作工作及取得的革新性成果如下:1、浅析总结了小净距隧道2扩4爆破动力响应及安全判据的探讨进展和有着的不足,提出了解决途径。2、现场监测了大帽山隧道2扩4爆破对临近既有四车道隧道的振动效应,得到爆破地震波在中夹岩和沿隧道轴向的传播规律。3、建立了基于柱状炮孔的隧道2扩4爆破三维数值模型。4、模拟计算了隧道扩挖爆破对既有隧道和扩挖隧道的动力响应和围岩稳定性影响,获得了如下规律:(1)大跨度扩挖隧道爆破振动对自身已建隧道动力响应,得到了应力、质点振动速度极值出现的时间和位置,总结了它们各自的衰减规律;(2)对大跨度扩挖隧道上覆层围岩稳定性进行浅析;(3)2扩4隧道爆破对临近四车道大跨度既有隧道的振动影响,总结了扩挖爆破历程中既有四车道隧道速度及应力场的变化规律,同时也对中夹岩动力特性进行总结归纳;5、通过比较,建立了考虑频率影响的隧道爆破安全判据,最后提出改善后的动态应力比安全判据。探讨成果为大帽山隧道2扩4爆破施工提供了指导,同时丰富了隧道爆破动力响应论述。关键词:小净距大跨度隧道论文扩挖论文爆破振动论文有限元动力浅析论文数值模拟论文安全判据论文

    摘要4-5

    Abstract5-11

    第一章 绪论11-22

    1.1 课题作用和背景11-13

    1.1.1 课题作用11-12

    1.1.2 课题背景与项目支撑12-13

    1.2 探讨进展与近况13-19

    1.2.1 隧道原位扩挖、大跨度隧道和小净距隧道建设近况13-15

    1.2.2 隧道扩挖论述及探讨热点15

    1.2.3 小净距隧道爆破施工关键不足15-16

    1.2.3.1 小净距隧道爆破作业和现场试验探讨15-16

    1.2.3.2 隧道爆破振动时的中夹岩动力响应16

    1.2.4 隧道爆破振动效应探讨近况;16-18

    1.2.4.1 爆破振动影响制约标准16-17

    1.2.4.2 用数值计算策略探讨隧道爆破振动响应17-18

    1.2.5 隧道爆破地震效应论述探讨走势和特点18-19

    1.3 本论文主要探讨内容19-22

    第二章 隧道 2 扩 4 爆破振动现场测试探讨22-38

    2.1 大帽山隧道工程概况22-24

    2.1.1 水文及工程地质情况23

    2.1.2 大帽山隧道施工重难点23

    2.1.3 施工策略23-24

    2.2 监测案例24-29

    2.2.1 监测设备24-26

    2.2.2 监测原则26

    2.2.3 测点布置26-29

    2.2.3.1 沿隧道轴线布置26-28

    2.2.3.2 沿隧道断面布置28-29

    2.3 监测成果29-32

    2.3.1 沿既有四车道隧道轴线监测29-30

    2.3.2 沿既有四车道隧道断面监测30

    2.3.3 典型波形30-32

    2.4 监测成果浅析32-36

    2.4.1 爆破地震波衰减规律32-34

    2.4.2 萨道夫斯基公式回归34

    2.4.3 沿隧道轴向分布规律34-35

    2.4.4 同断面质点振动速度分布规律35-36

    2.5 小结36-38

    第三章 基于延长药包的隧道爆破数值仿真模型38-51

    3.1 有限元法38

    3.2 ANSYS/LS-DYNA 基本论述38-43

    3.2.1 制约方程组38-40

    3.2.2 时间积分40-41

    3.2.3 制约人工体积粘性41-42

    3.2.4 沙漏制约与高斯积分42

    3.2.5 计算应力42-43

    3.3 隧道扩挖爆破振动数值模拟模型43-47

    3.3.1 动力有限元空间离散化43

    3.3.2 岩体介质力学模型43-45

    3.3.3 制约爆炸模型45-46

    3.3.4 制约时间步长46

    3.3.5 无反射边界46-47

    3.3.6 选择算法47

    3.4 模型47-49

    3.5 比较数值计算与实测49-50

    3.6 本章小结50-51

    第四章 隧道 2 扩 4 扩挖爆破振动效应51-71

    4.1 扩挖隧道断面动力特性51-56

    4.1.1 质点振动速度51-54

    4.1.2 位移分布规律54-55

    4.1.3 应力分布规律55-56

    4.2 沿扩建隧道轴向动力特性56-64

    4.2.1 质点振动速度56-63

    4.2.2 爆破振动应力63-64

    4.3 炮孔周围岩石应力浅析64-67

    4.4 扩建隧道上覆围岩稳定性67-70

    4.5 小结70-71

    第五章 扩挖爆破振动对临近既有隧道影响71-86

    5.1 扩建隧道与既有隧道之间中夹岩动力特性71-74

    5.1.1 中夹岩质点振动速度浅析71-73

    5.1.2 中夹岩位移73

    5.1.3 中夹岩应力73-74

    5.2 自由面对地震波传播的影响74-76

    5.3 浅析既有隧道断面动力特性76-82

    5.3.1 浅析质点振动速度76-78

    5.3.2 浅析振动加速度78-79

    5.3.3 浅析位移79-81

    5.3.4 浅析既有隧道最大主应力81-82

    5.4 浅析沿既有隧道轴向动力特点82-84

    5.4.1 浅析质点振动速度82-83

    5.4.2 最大主应力分布规律83-84

    5.5 小结84-86

    第六章 考虑频率因子的隧道爆破振动判据86-92

    6.1 隧道施工爆破岩体损伤破坏机理86-87

    6.2 传统的动态应力比评价策略87-88

    6.3 隧道爆破振动安全判据考虑频率因素的必要性88-89

    6.4 隧道爆破振动安全判据考虑频率因素的动态应力比策略探讨89-91

    6.5 本章小结91-92

    第七章 结论与倡议92-96

    7.1 结论92-93

    7.2 有着不足与进一步探讨展望93-96

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