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岩溶区新杉树陀隧道爆破开挖对围岩的影响研究
| 论文题名： | 岩溶区新杉树陀隧道爆破开挖对围岩的影响研究 |
| 关键词： | 隧道施工;爆破开挖;围岩稳定性;振动响应 |
| 摘要： | 隧道施工过程中常遇到的岩溶问题是世界性难题，中国国土面积有近1/3属于可溶岩，如此大面积的可溶性岩分部为中国的交通事业发展提出了严峻的挑战。山岭隧道在掘进过程中多采用爆破开挖，对围岩的扰动及溶洞的客观性会加剧隧道内突水、突泥等现象的发生，所带来的安全隐患已严重威胁到岩溶区隧道施工人员的生命安全。本文结合重庆市彭水县新杉树陀隧道钻爆开挖通过岩溶区的工程实例，通过现场监测及Midas/GTS NX软件与爆破破岩相关理论，对产生应力波的传播规律和爆源到溶洞间围岩的振动响应特征进行了研究与分析，探讨了椭球体溶洞分别处于隧道上部、侧部、下部，及椭球体溶洞长轴分别平行于隧道轴线（Y轴）、X轴、Z轴时围岩的应力场、位移场及振速的变化规律，从而寻求溶洞与隧道的安全距离。研究内容及成果主要有: ①在爆破破岩及应力波相关理论基础上计算出炮孔炸药的衰减函数与粉碎区和破裂区半径。分析后得到岩溶区溶洞围岩迎爆侧的安全振速为10cm/s。 ②数值模拟中通过采用了优化后的无炮孔模型，计算得到了掏槽孔处的等效荷载峰值。将有限元软件与现场监测得到的数据进行对比，各方向振速峰值均小于1cm/s，可以看出数值模拟较为可靠。 ③对不同工况下的椭球体溶洞进行静力与动力响应分析，认为相同情况下隧道上、下侧竖向溶洞对围岩扰动最小，且相同位置纵向溶洞对围岩扰动最大，其中隧道下部纵向溶洞对应力波的作用最为敏感，因此实际工程中对与隧道走向相同的下部溶洞应引起足够重视。 ④通过数值模拟得到了爆破开挖进尺为2.4m的情况下相应工况的溶洞与爆源的安全距离约为15m;采用理论方法计算了开挖进尺2.4m时所对应的安全距离约为16.5m;得到并比较了两种计算方法下的Q-R曲线。 |
| 作者： | 金山 |
| 专业： | 力学；工程力学 |
| 导师： | 彭念;王成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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