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高地应力隧道爆破卸压残余应力方程探讨
| 论文题名： | 高地应力隧道爆破卸压残余应力方程探讨 |
| 关键词： | 高地应力隧道;爆破卸压;卸压点;残余应力 |
| 摘要： | 随着我国“西部大开发”政策的实施、“一带一路”战略举措的推进，越来越多的复杂环境条件下的隧道与地下工程开工建设。其中，高地应力及其产生的岩爆灾害等问题，不仅威胁人们的生命财产安全，还会影响工程施工、工程质量，阻碍国家战略和政策的推进。 尽管关于高地应力及其产生的岩爆灾害等问题的研究由来已久，但关于爆破卸压机理等方面问题研究却不足，爆破卸压残余应力方程的研究更是尚未开始。本文以川藏线拉萨至林芝段某铁路隧道为工程背景，在现场踏勘调查、总结学者对岩爆（冲击地压或矿震）发生判据、隧（巷）道（洞）等工程爆破生产施工和高地应力问题及岩爆常规处理措施等研究的基础上，采用理论推导、算例计算分析和FLAC3D数值模拟等方法，对高地应力隧道爆破卸压残余应力方程问题进行了初步探索，主要获得了以下成果和认识: (1)对隧道现场调研踏勘发现，研究区工程地质条件复杂，岩爆灾害严重。根据现场踏勘结果，对研究区隧道高地应力和岩爆情况进行了总结，绘制了高地应力隧道地质模型，推导得出了二维、三维条件下的爆破卸压残余应力方程。 (2)通过选取相关参数，对爆破卸压残余应力方程进行理论计算，分析计算结果发现:①炮孔爆破卸压后，在岩体中传播的爆破应力波主要呈指数衰减;②不同炮孔间水平应力分量和竖直应力分量存在相互抵消的情况，从理论上解释了爆破卸压时，爆破炮孔数量和密集程度应保持在一定的范围内;③爆破卸压后，爆破水平应力分量和竖直应力分量大小和方向的变化是一个渐变的过程，存在一个应力为零的点，在该点两侧的应力方向完全相反，且在掌子面的绝大多数位置，该点两侧的应力值大小不相等。 (3)爆破卸压水平应力和竖直应力衰减速率均在5号爆破卸压点处突然变慢，残余的爆破应力不能对岩体产生裂隙，对隧道产生卸压效果，即:5号卸压点(距炮孔约2.6m)附近为爆破卸压的最大范围。 (4)采用FLAC3D对爆破卸压残余应力方程进行数值模拟计算，分析应力云图得出:①爆破卸压的最大范围边界距炮眼距离约2.6m，与理论计算所得结论吻合;②分析隧道轴向剖面水平应力云图得出，爆破卸压后，距隧道掌子面一定范围内的拱顶和拱底形成了应力集中，这种现象解释了隧道施工时，距隧道掌子面一定范围内围岩也会发生岩爆的情况，且这种岩爆主要是由于隧道爆破施工引起围岩水平应力集中造成的。 (5)根据爆破卸压残余应力方程卸压点应力数值解结果，与理论解对比分析得出，爆破卸压后，卸压线上的应力变化趋势相同，说明了爆破卸压残余应力方程的合理性。 |
| 作者： | 苏涛 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 韦猛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 成都理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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