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爆破扰动下既有隧道围岩稳定与安全振速研究
| 论文题名： | 爆破扰动下既有隧道围岩稳定与安全振速研究 |
| 关键词： | 既有隧道;爆破扰动;围岩稳定性;安全振速;工程监测 |
| 摘要： | 为缓解交通压力，大量单线隧道需增建为双线隧道或在既有隧道旁修建新隧道，此时爆破开挖扰动将会使邻近既有隧道围岩及结构产生一定的损伤。如何确保爆破施工过程中既有隧道围岩的稳定已成为工程顺利建设的重要课题。爆破扰动下既有隧道围岩稳定性和安全振速的研究还处在发展阶段，大多通过经验公式和现场测试来指导工程实际，对于理论研究还十分不足。本文通过理论计算以及数值模拟的方法，探究爆破扰动下既有隧道围岩的动力响应规律以及安全振速问题，并通过现场实测以及模型试验进行验证。得到如下成果: (1)本文基于弹性力学与结构力学建立了既有片岩隧道围岩安全振速的计算表达式，得出围岩最危险点的拉应力随着岩层倾角、隧道半径、覆盖层厚度、层状岩体所对应夹角的增加而以不同的速率逐渐增加，随着岩层厚度增加而衰减，随着隧道半径与岩层厚度比值的增加呈幂指数增加，而当半径厚度比与岩体所对夹角之乘积不变时，拉应力是恒定的;同时根据最大主拉应力理论判据，计算得到最危险点的最大振速的计算公式，再结合爆破质点振动衰减公式，从而可以确定出爆破施工时的最大单响药量，为优化施工设计提供参考依据; (2)通过建立既有隧道围岩关键块体受力状态的力学模型，得到了隧道围岩的安全振速计算公式，其中安全振速与节理力学参数值成正比，与节理面的开裂深度成反比，安全振速以及静侧压系数对其的影响随着块体边长增加而减小，同时岩体静侧压系数变化影响围岩块体的安全区域，另外，关键块体的侧向平均正压力与埋深成正比，并受到洞径与块体高度的影响; (3)通过十白高速工程的数值模拟结果以及现场实测结果，分析得出:在爆破近区，质点振速峰值方向与拉应力峰值方向相互垂直，并在一定范围内存在一定的比例关系，对实际工程监测测点布置具有指导意义; (4)通过模型试验验证质点振速峰值方向与拉应力峰值方向相互垂直的结论，并拟合得到他们之间的比例关系。 |
| 作者： | 李凤 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 吴亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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