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隧道岩石爆破理论研究与数值模拟
| 论文题名： | 隧道岩石爆破理论研究与数值模拟 |
| 关键词： | 隧道;岩石爆破;数值模拟 |
| 摘要： | 随着社会经济的迅速发展，岩石爆破技术广泛应用于边坡开挖、隧道掘进和矿产开采等领域，如何降低炸药用量，减少岩石损伤，有效进行爆破，已成为目前迫切需要解决的问题。本文运用有限元程序LS-DYNA，对单孔柱状装药爆破和隧道开挖爆破振动进行了数值模拟，深入研究了炸药在岩石中的爆破规律。 论文主要包括以下几个部分： 1.研究了岩石爆破作用机理。从岩石爆破模型的发展历史入手，系统讨论了弹性模型、断裂模型、损伤模型和分形损伤模型的优缺点，并对一些理论公式进行了推导；探讨了岩石爆破破碎机理，综合各种理论，并对其最近发展作了介绍；在前人研究成果的基础上，研究了岩石连续和各种不耦合装药爆破破岩理论，对连续装药结构的不同起爆方式进行了理论研究。 2.研究了动力有限元程序LS-DYNA的计算原理。从理论方面，介绍了LS-DYNA的控制方程、时间积分、高斯单点积分和沙漏控制、应力计算、人工体积粘性控制、时间步长控制和无反射边界等，并介绍了数值模拟要用到的岩石模型的本构关系、屈服准则和炸药的数值计算模型，讨论了Lagrange、Euler和ALE三种算法的区别，为本文的后续工作打下基础。 3.利用LS-DYNA软件，对不耦合和正反向起爆各种条件下岩石单孔爆破过程进行数值模拟，研究爆破时岩石中压力、水平速度和水平加速度的变化过程，并将各种作用情况进行比较，验证理论的正确性，推动了计算机模拟在岩石爆破中的应用。 4.从爆破振动方面，对云顶隧道的爆破开挖对围岩的影响进行了数值模拟，得出一些规律，对不同炸药药柱长度、微差时间和起爆方向，进行了对比分析，得出最优参数，并对并行隧道爆破的相互影响也做了数值分析，得出一些结论，为工程施工提供参考。 |
| 作者： | 王庆国 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 杨其新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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