隧道钻爆施工对初期支护的影响及控制标准的研究

论文摘要

随着铁路工程建设的迅猛发展,钻眼爆破法将会越来越多地被应用于铁路隧道的开挖。因此,研究爆破振动对初期支护的影响及其控制标准具有十分重要的现实意义。本文以贵州至广州铁路棋盘山隧道的钻爆施工为依托,结合“铁道部童大课题子课题：钻爆施工对围岩及支护的影响及控制标准的研究”,在已有的研究成果的基础之上进行了系统的研究。本文介绍了棋盘山隧道爆破振动监测试验情况,利用爆破振动实测数据进行回归分析,得出了近区和远区的爆破振动衰减规律。对比分析不同作用炮孔引起的振动,得出最大振速主要由掏槽眼爆破引起的结论,分析其原因主要有两个方面：(1)在所有不同作用炮孔之中,掏槽眼单段药量最大；(2)掏槽眼爆破的临空面条件较差,受到了较大的夹制作用,导致爆炸波能向岩体内部传播,从而引起了较大的爆破振动强度。利用实测的全断面爆破振动数据,对隧道拱顶、拱腰和边墙三者的质点振动速度的关系进行了初步的分析。在回归分析爆破振动衰减规律的基础之上,分别对远区和近区的爆破振动特性进行了分析,并阐述了爆破振动对喷射混凝土的影响特点。同时,对比近区、远区的爆破振动衰减规律,得出隧道爆破振动衰减规律具有区域性特点的结论,并参考已有的研究成果,结合本次爆破振动监测试验获取的数据,对棋盘山隧道爆破振动作用分区进行了初步的划分。利用应力波理论,通过分析应力波在不同介质中的反射、透射过程,研究爆破振动对喷射混凝土的作用机理,认为在爆破应力对喷射混凝土的作用过程中,最先是应力波产生的拉应力大于喷射混凝土的抗拉强度,然后是反射拉伸波所产生的拉应力大于混凝土与围岩的粘结强度。因此,在爆破应力波的作用下,喷射混凝土支护的破坏主要由喷射混凝土的抗拉强度所控制。通过计算,给出了喷射混凝土所允许的质点最大振速。同时,通过分析网喷混凝土的作用机理,给出网喷混凝土在爆破振动荷载作用下最大安全振速的建议值。总结了爆破振动对水泥砂浆锚杆的研究现状,通过分析应力波在围岩、砂浆、锚杆之间的反射和透射过程来研究隧道爆破振动对水泥砂浆锚杆的影响机理,得出了水泥砂浆锚杆在爆破振动荷载作用下的破坏主要是由水泥砂浆的抗拉强度所控制的结论,并在此基础之上通过计算给出了水泥砂浆锚杆所允许的最大安全振速的建议值。在本次试验研究成果的基础之上,提出了几条降低爆破振动对初期支护影响的具体措施。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 爆破振动的研究现状
• 1.2.1 爆破衰减规律的研究
• 1.2.2 爆破振动控制标准的研究
• 1.2.3 爆破振动对支护影响的研究
• 1.3 论文的主要研究内容和方法
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 主要研究方法及技术路线
• 第二章 隧道钻爆施工对喷射混凝土的影响研究
• 2.1 引言
• 2.2 棋盘山隧道工程概况
• 2.3 隧道爆破振动监测试验原理及方法
• 2.3.1 爆破振动监测仪器的选择
• 2.3.2 爆破振动监测系统的组成
• 2.3.3 爆破振动监测系统数据采集原理
• 2.3.4 完整的爆破监测过程
• 2.3.5 爆破振动监测据的回归方法
• 2.4 隧道爆破振动监测试验研究
• 2.4.1 爆破参数及炮眼布置
• 2.4.2 爆破远区振动监测试验研究
• 2.4.3 爆破近区振动监测试验研究
• 2.4.4 远区和近区振动特性对比分析
• 2.4.5 爆破振动对喷射混凝土的影响分析
• 2.4.6 爆破振动的作用分区
• 2.5 喷射混凝土安全振动速度的探讨
• 2.6 本章小结
• 第三章 隧道钻爆施工对砂浆锚杆影响的初步探讨
• 3.1 引言
• 3.2 隧道钻爆施工对锚杆影响的研究方法
• 3.3 隧道钻爆施工对砂浆锚杆的影响分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 降低爆破振动对初期支护影响的有效措施
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集