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原文传递水压爆破的聚能效应及对路基振动的控制研究

论文题名：	水压爆破的聚能效应及对路基振动的控制研究
关键词：	公路路基;水压爆破;聚能效应;振动控制
摘要：	在开展交通建设项目时常面临边坡、路堑和隧道施工，不可避免要使用爆破技术进行开挖。常规爆破技术的炸药利用率低、粉尘浓度高、易造成超挖和欠挖，同时对临近构筑物的振动影响较大。而聚能水压爆破技术具有定向破岩、改善超挖欠挖和减少围岩扰动等优势，应用前景广阔。本文以峨眉至汉源高速公路某段路基的征地线与批准矿区开采点相覆盖的问题为背景，采用文献调研、现场勘察、理论分析和数值模拟的方法，对聚能水压爆破在围岩中的动力响应特征以及对降低围岩振动的效果进行了研究。主要研究结论如下：　　（1）分析了聚能水压爆破的聚能效应、影响因素、荷载特征和加载方法，以及聚能射流对岩体的侵彻作用。聚能作用主要是由于聚能管结构的变化形成高速射流和低速杵体，聚能射流与炸药性能、不耦合系数和聚能管结构有关，合理设置相关参数将有利于聚能射流的形成，射流长度和射流速度越大，则侵彻深度越大，定向破岩效果越明显。　　（2）揭示了聚能水压爆破的爆轰波传播特征和对岩体的侵彻规律。采用数值模拟分析表明：聚能水压爆破的聚能方向和非聚能方向的孔壁爆轰应力相差约11.68倍，聚能角反射的能量会传播到岩体形成二次加载，最高的为初次加载的68.53%；聚能水压爆破造成的破碎区长轴和短轴半径分别为炮孔半径的3.38倍和2.14倍，定向破岩效果明显。此外聚能水压爆破对光爆层的破坏在不同方向作用差异较大，聚能方向形成宽裂缝以及部分裂纹，伴生聚能方向主要形成长裂缝以及角部细裂纹，非聚能方向的反射拉伸应力相对较小，主要形成分布稀疏的裂纹。　　（3）对比分析了不同爆破方法的破岩效果和应力状态差异。聚能水压爆破与常规爆破对岩体的损伤差异明显，聚能水压爆破造成的破碎区面积约为常规爆破的1.9倍，聚能方向的破碎长度约为常规爆破的1.863倍，产生的炮孔应力是常规爆破的3.39倍，但在非聚能方向的峰值应力仅为常规爆破的0.293倍，其聚能定向射流效果和非聚能方向护岩作用均十分明显。　　（4）结合工程问题验证了聚能水压爆破保护围岩的效果。采用聚能水压爆破的非聚能方向孔壁应力和常规爆破孔壁应力施加等效荷载模拟回龙矿爆破对路基的振动影响。结果表明：爆破振动波最先传递至路基左下角第一台阶位置，在x方向造成的振动最大，常规爆破造成的振动达6.392cm/s，而聚能水压爆破造成的振动为2.067cm/s，相对于常规爆破降低了67.66%；根据规范，常规爆破对路基产生的振动影响不满足安全要求，而聚能水压爆破对路基产生的振动可满足安全要求，amp;nbsp;验证了聚能水压爆破对岩体的保护作用的特点，并针对该工程提出了施工过程中在技术上和安全管理上来降低振动的对策和建议。　　（5）研究设计了一种可以在炮孔内部按照岩体强度类型调整不同聚能角度的聚能管。通过数值模拟分析了其破碎效果和应力状态，该结构适合辅助眼、周边眼和底眼协调爆破。并可以按照不同需求调整装药长度和聚能方向，操作简单，效果明显，提升了工程质量，提高了工作效率。
作者：	陈祥
专业：	交通运输工程
导师：	王海洋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022