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原文传递 地下洞室群爆破开挖的振动效应特性研究
论文题名: 地下洞室群爆破开挖的振动效应特性研究
关键词: 地下洞室群;爆破开挖;振动效应;破坏程度
摘要: 爆破开挖产生的地震效应不可避免的会对邻近既有洞室的造成一定影响,这一直是洞室群爆破开挖面临的一个重要难题,也一直是专家学者研究的重点。
  本文以我国南方某铅锌矿爆破振动危害控制的课题研究为依托,在阅读大量国内外相关文献的基础之上,结合专家学者的最新研究成果,以现代爆破理论、动力学理论、岩石力学和信号分析与处理等为理论依据,用现场测试方法研究了矿体爆破开采地震效应对邻近洞室的影响规律;根据工程实际,建立现场模型,以Flac3D有限差分软件为工具,采用数值模拟方法获取各监测点振动数据,与现场实测数据进行对比,验证数值计算的精确性,在此基础上着重研究了洞室的爆破开挖对邻近既有平行洞室的振速、位移和应力的影响规律,为工程爆破开挖提供科学指导。本文主要研究成果如下:
  (1)通过对现场5次爆破监测到的振动数据进行回归分析,得出该矿S5#S硐室爆破开挖过程中岩体质点切向振动的振动强度衰减规律,并由此计算出最大段药量与最小爆距之间的关系。采用HHT方法对爆破振动信号各频率的能量大小进行分析,得出在50Hz以内的频率携带能量占据总能量的一半,300Hz以内的频率能量占比达到了98.9%,说明这五次爆破的振动频率均在300Hz以内。
  (2)建立了现场洞室群的三维模型,根据经验公式和实际爆破参数得出多段微差爆破的三角形爆破冲击荷载模型,将数值计算结果与现场实测数据进行对比,两者相对误差在10%以内,极个别误差也不超过15%,现场实测合速度的振速回归曲线和数值模拟计算得出的合速度振速回归曲线的趋势一致性较好,尤其是在爆破远区,两曲线的近似度较高,说明本文建立的数值计算模型较合理。
  (3)通过对所建模型进行动力分析,研究了邻近洞室与爆心对应的截面周围岩体的振动特性变化规律。结果表明,洞室迎爆侧周围岩体的振速、位移和应力变化均远大于背爆侧,邻近洞室的振速最大部位和位移最大部位均为迎爆侧直墙上部。在爆破振动效应的作用下邻近洞室直墙中部的拉应力集中程度进一步增大,加大了直墙中部发生拉伸破坏的危险性。同时动荷载作用也加大了拱脚和墙脚部位的剪应力集中程度,容易造成剪切破坏。综合振速、位移和应力变化特性分析可知,迎爆侧直墙中上部是受爆破影响最大的危险部位,因此在爆破时应加强对该部位的防护和监测。
  本文研究成果可以有效监测并预报爆破开挖对邻近洞室结构的破坏程度,对安全施工、有效防护有着重要指导作用。
作者: 刘小乐
专业: 建筑与土木工程
导师: 袁海平;张胜
授予学位: 硕士
授予学位单位: 合肥工业大学
学位年度: 2018
正文语种: 中文
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