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水介质耦合钻孔爆破及其在隧道工程中的应用
| 论文题名： | 水介质耦合钻孔爆破及其在隧道工程中的应用 |
| 关键词： | 水介质耦合;钻孔爆破法;隧道施工;室内试验;数值模拟;有限元程序 |
| 摘要： | 传统的隧道爆破采用纯炮泥堵塞炮眼，炸药的有效能量利用率不高，炸药单耗量大。随着社会经济的迅速发展，如何降低炸药用量，有效进行爆破，已成为目前迫切需要解决的问题。针对这种情况，本文提出了一种隧道水土复合堵塞炮眼爆破法，即水介质耦合钻孔爆破法。该法利用水土复合代替纯炮泥堵塞炮眼，利用水的不可压缩性和炮泥的堵塞作用，减少冲击波在传播过程中的衰减，相对延长了爆生气体的作用时间，提高了岩石的破碎度和炸药的有效能量利用率。结合水介质耦合钻孔爆破在北岭山隧道工程现场的成功应用，从爆破理论、室内试验、数值模拟对此爆破法的作用机理和装药结构进行了研究。 在理论上，对水介质耦合爆破和空气介质不耦合爆破冲击波的传播及其效应作了研究，分别就水和空气两种介质不耦合装药爆破后对孔壁的冲击压力和准静态压力进行推导和对比，对不同耦合介质的爆炸能量传输进行了推导。在室内试验方面，进行了炮孔不同堵塞情况下的应力、应变和装药结构试验，并进行了对比分析，找出了较优的装药结构。数值模拟方面，介绍了显式动力有限元程序LS-DYNA的计算原理，利用LS-DYNA970软件对室内应变试验和单炮孔在不同堵塞方式下的有效应力分布规律进行了模拟分析，验证了理论的正确性，推动了计算机模拟在岩石爆破中的应用。在北岭山隧道掘进现场的应用，降低了粉尘，节省了炸药。 通过机理研究和现场成功应用得出水介质耦合钻孔爆破较优的装药的结构为：炮眼底部水柱层厚18～22cm；炮眼中部水柱层厚度20～100cm，与回填堵塞层厚度之比是0．75～1。 |
| 作者： | 吴志刚 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 张继春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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