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原文传递岩石中隧道内爆炸动力响应分析

论文题名：	岩石中隧道内爆炸动力响应分析
关键词：	岩石;隧道衬砌;内爆炸;爆炸冲击波;球形装药;隧道内;衬砌结构;爆炸条件;围岩;立方体;破坏程度;抗爆特性;交通问题;公路隧道;冲击波峰值超压;地铁;大气中;城市;半径;作用时间
摘要：	随着经济的不断发展和人口压力的持续增大,城市的交通问题愈发严重,作为解决城市交通问题的重要手段,地铁和公路隧道在城市的交通系统中发挥着不可替代的作用,但与之而来的,地铁和公路隧道也成为恐怖袭击风险很高的目标,另一方面,由于意外爆炸事故引起的隧道内爆炸事件也时有发生。鉴于地铁、隧道内爆炸可能引起的巨大灾难,本文主要分析了内爆炸对隧道的破坏特点、爆炸冲击波在隧道中传播规律等问题,取得了如下研究成果: 　　 0、基于原型试验坑道的抗爆试验结果,揭示了内爆炸对隧道工程造成的一些典型宏观破坏现象,分析了隧道内爆炸冲击波不同于自由大气中爆炸冲击波的特点。　　 2、内爆炸冲击波具有不同于自由大气中冲击波的特点,由于边界反射的影响,爆炸冲击波具有多峰值的起伏变化。数值模拟结果表明,立方体装药中心爆炸情况下,爆心附近冲击波非常复杂,冲击波具有多波汇聚、相互作用现象,但随着爆心距增加,冲击波逐渐稳定,表现出峰值超压衰减、作用时间增长、高频成分减少等现象。　　 3、基于对大量计算结果的归纳总结,表明两端开口的隧道内爆炸冲击波峰值超压具有如下衰减规律:通过与其他已有经验公式的对比验证了其正确性,可为实际工程分析设计提供一定的参考。　　 4、立方体装药中心爆炸条件下,爆炸后,爆心所在截面正上、正下、正左、正右四位置处的隧道衬砌最先受到冲击波作用,容易发生破坏,并且随着时间的发展,破坏的范围随之增大。球形装药中心爆炸条件下,相同截面上的隧道衬砌发生均匀破坏,同一半径处的单元,有效应力、位移以及速度随时间的变化规律基本相同。　　 5、同样的装药量,中心爆炸情况下,相对于球形装药,立方体装药条件下的隧道非对称和非均匀动力响应更明显,局部衬砌破坏也更加突出；装药高度对隧道衬砌破坏有很大影响,在相同的装药条件下,爆高越小,装药正下方衬砌破坏情况越严重,当爆高减小到一定的高度时,隧道衬砌会产生严重的局部破坏甚至贯穿现象。　　 6、在相同的装药条件下,偏心爆炸情况下隧道衬砌主要表现为局部破坏,并且局部破坏程度要大于中心爆炸情况。　　 7、同样外半径的隧道,当存在衬砌结构的时候,围岩的破坏程度明显减小,衬砌结构对于隧道围岩有着显著的保护效应。同时,围岩特性对隧道抗爆特性也有很大影响,围岩级别越好,刚度越大,限制隧道衬砌变形的能力越好,隧道的抗爆特性也就越好,在隧道选址时应尽可能避开地质条件比较差的地段,从而提高隧道的抗爆能力。　　 8、隧道内爆炸条件下,爆炸冲击波对衬砌结构及其围岩的影响区域主要集中在约1倍隧道半径范围内。
作者：	贾建伟
专业：	防灾减灾工程及防护工程
导师：	田志敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国地震局工程力学研究所
学位年度：	2010
正文语种：	中文