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环形自由面对岩石爆破影响的研究
| 论文题名： | 环形自由面对岩石爆破影响的研究 |
| 关键词： | 隧道掘进;环形自由面;岩石爆破;岩芯钻头;爆破振动 |
| 摘要： | 随着中国经济建设的快速推进，城市地表高楼林立，地下各种交通轨道纵横穿越，人们对爆破技术的要求越来越高，要想在城市地下或周边进行爆破作业，其爆破方案及方法常常需要得到各界专家的仔细讨论与论证，且爆破过程经常受到各种严格、苛刻的限制。即便如此，还是有许多人谈爆色变，拒绝采用爆破方法施工。因为传统爆破方法极易对周边环境带来影响，在爆破作业工程中，建筑物受到振动的作用，可能引发建筑结构性和非结构性破坏，甚至带来次生灾害。然而，尽管机械作业在城市建设中迅猛发展，但钻爆施工依然是隧道掘进，基坑开挖（尤其是在硬岩的条件下）最主要的方法之一。如何运用好爆破技术，使其成为促进人类文明发展的利器，已成为无数爆破专家的奋斗目标。 近年来，人造金刚石成本大幅下降，给钻头行业带来了一场革命，一方面大大改善了钻头的各种性能，另一方面降低了金刚石钻头的生产成本，加快了施工速度。由此，取岩芯钻头（俗称水钻）得到了很好的发展，使得本文所提的环形自由面岩石爆破法得以实现与推广。 环形自由面岩石爆破法是借助空心钻头在岩石表面打出环形自由面，形成岩芯，根据空心钻头所形成岩芯的大小在该岩芯中心打上一个或多个炮孔，爆破后破碎并抛出岩芯，从而完成大空腔岩石爆破过程。该方法可提高岩石爆破的效率，改善爆破质量，降低炸药单耗，提高炸药能量利用率，减少爆破振动与爆破能量，对周边环境起到很好的保护作用。 本文对环形自由面岩石爆破技术的作用机理、效果及振动信号分析进行了深入探讨，数值模拟与试验结果良好吻合，主要研究内容如下: 通过文献调研，了解传统爆破工程存在的问题以及自由面对爆破效果的影响，得出自由面的存在可以提高岩石爆破效率，减少炸药单耗，降低爆破振动，并有效保护周边环境。结合空心钻头的发展现状，由此采用环形自由面岩石爆破技术进行岩石爆破数值模拟与钢管约束模型实验。从理论上推导出岩芯爆破极限半径尺寸之后，又进行了无约束模型实验，同时，采用HHT方法对实验中测得的爆破振动信号进行分析，得出环形自由面岩石爆破可以降低爆破振动与爆破能量，提高炸药能量利用率，具有重要的应用价值。 |
| 作者： | 洪泳 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 马宏昊;沈兆武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国科学技术大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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