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大断面隧道爆破振动灾害多指标联动防控技术研究
| 论文题名： | 大断面隧道爆破振动灾害多指标联动防控技术研究 |
| 关键词： | 大断面隧道;钻爆施工;爆破振动;灾害防控 |
| 摘要： | 随着我国社会经济的发展，以及一带一路和新基础设施建设的不断推进，大断面隧道建设工程数量越来越多。钻爆法具有经济高效的优点，仍然是目前我国公路隧道和地下空间等硬岩开挖最常用的施工方法，但在钻爆法施工过程中，爆破振动灾害防控始终是制约大断面隧道安全高效爆破的技术难题。爆破振动导致新浇筑混凝土脱落、支护结构开裂甚至倒塌，对隧道后期运维埋下重大安全隐患，现有降振技术以控制振动幅值强度和主频为主，考虑振动持续时间和单段起爆最大药量进行联动控制可以有效提升爆破振动灾害防控的效果。因此，本文以重庆铜梁至四川安岳高速的巴岳山隧道为工程依托，采用理论分析、室内实验、数值模拟和现场实验相结合的方法，开展大断面隧道爆破振动灾害多指标联动防控技术研究，主要研究工作如下： (1)基于爆破振动波的传播规律，讨论了爆破振动波的形成过程及分类，分析了爆破荷载作用下隧道支护结构的动力学响应特性；结合弹性波传播规律，讨论了爆破振动波的叠加增强和干扰相消机理，分析了大断面隧道群孔延期起爆间隔时间的计算方法。 (2)建立了三轴压缩和动态冲击荷载作用下板岩的横观各向同性损伤本构模型，基于TAJW-2000微机控制电液伺服三轴实验系统和分离式霍普金森压杆系统开展了板岩试件的静动力学实验，为数值模拟参数确定、保留岩体损伤分析及隧道现场爆破参数设计提供基础数据。 (3)基于毫秒延时起爆减振机理，综合考虑单段起爆最大药量、振速、频率和持续时间四个因素的影响，提出了大断面隧道多级楔形掏槽减孔布设方法、多指标防控技术以及爆破振动安全判据，减少炮孔布设数量、优化爆破参数，实现了大断面隧道的安全高效穿越。 (4)采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了大断面隧道上台阶爆破数值模型，分析了开挖断面的爆破效果及损伤特性，讨论了爆破荷载作用下初期支护结构和二次衬砌结构的动力响应规律；开展了大断面隧道上台阶多级楔形掏槽减孔布设方法的现场爆破实验，结合爆破开挖效果和爆破振动监测结果，综合评价了爆破方案的可行性，确定了支护结构到开挖断面的安全距离。 |
| 作者： | 贾健 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 陶铁军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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