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小净距隧道的爆破震动响应分析及加固研究
| 论文题名： | 小净距隧道的爆破震动响应分析及加固研究 |
| 关键词： | 小净距隧道;爆破震动;有限元法;加固技术;数值模拟 |
| 摘要： | 随着国民经济的不断发展,交通运输量也在不断的增加,所以地下空间的开发利用越来越重要,大量的地下工程开始投入建设,岩土工程进入了快速的发展阶段。 在既有隧道旁增建新的隧道,不仅可以提高交通运输能力,同时还可以减小建设投资。但是,由于受到工程地形地质条件的影响,一般新建的隧道与既有隧道的间距都比较小,这样就容易出现问题:复线爆破开挖产生的爆破应力波对既有隧道的结构及运营的安全产生一定的影响。如何确保既有隧道的正常运营和新建隧道的顺利开挖,对国家的交通工程建设及地下空间的利用开发,具有重要的现实意义。 本文以小瓢沟隧道工程为依托,以既有隧道的衬砌对新建隧道的爆破震动响应为研究对象,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件并结合小瓢沟隧道的具体工程情况,主要进行了下面几点的研究分析: 1.新建隧道爆破施工时,确定既有隧道监测点的合理布置,通过数值分析得,既有隧道迎爆侧的质点振速远大于背爆侧,既有线迎爆侧关键节点3(距地面1.2m)的振速最大,故监测点宜布置在距地面1.2m处的位置。 2.本文数值分析了12种不同净间距工况下新建隧道施工时既有线隧道的爆破振动响应,以确定不同净间距时合理的爆破炸药量,进而指导西康二线小瓢沟隧道的爆破施工,控制既有线的爆破震动响应,保证既有线隧道的正常运营安全。 3.对实测数据与数值模拟结果进行了分析,得到了随两隧道净间距L的不断减小,既有线实测质点峰值震速与数值分析结果的变化趋势基本一致。同一爆破药量时,随L减小,质点峰值振速逐渐增大;且L越小,其增幅愈大。 4.小净距隧道爆破施工时,两隧道间净距及爆破药量对既有隧道的爆破振动响应影响很大。两隧道净间距无法改变,因而,如何有效控制新建隧道施工过程中的爆破药量,是降低既有隧道爆破振动响应、保证其安全运营的关键。 5.小净距隧道爆破施工时,合理的数值试验研究结论可为新建隧道的爆破方案的选择特别是爆破药量的优选提供理论参考。可用于指导小净距条件下新建隧道的爆破施工,弥补实际工程中常用的爆破震动强度监测方法的预见性差、滞后性的缺点,实现爆破震动效应危害的主动控制。 6.通过数值模拟分析可知,随着钢拱架加固间距的减小,也就是通过等效计算既有隧道衬砌的弹性模量逐渐增大,振速、最大主拉应力、最大主压应力逐渐变大。 7.通过钢拱架等效数值模拟分析可知,当既有隧道衬砌的弹性模量小于一定的数值时,通过钢拱架加固可以提高隧道的抗爆效果,当既有隧道本身的弹性模量已经高于某个值时,再用钢拱架加固,抗爆效果也不明显,甚至位移还出现增大的现象。 |
| 作者： | 李萍萍 |
| 专业： | 现代结构理论 |
| 导师： | 邵珠山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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