小间距隧道施工过程中的动力响应研究

论文摘要

小间距隧道施工过程中的动力响应研究是一个十分重要的研究课题,其在控制爆破振动、减小爆破施工产生的地震波对隧道围岩的扰动、对邻近隧道衬砌结构以及对地面建筑结构的影响等都有十分重要的意义。论文首先阐述了我国小间距隧道的发展概况、数值模拟方法以及研究现状,对爆破地震波的特性与传播机理进行了分析,基于爆破地震波传播理论较为详尽论述了爆破中、远区弱应力场作用下应力分布特点以及质点振动速度的幅频特性,以及邻近隧道的动力响应特性。通过对林场隧道爆破施工进行的现场爆破振动监测,收集了大量现场爆破振动数据,同时结合梧桐山隧道二期工程现场爆破振动监测数据,围绕质点振动速度峰值与主振频率展开了研究与分析。确定了爆破振动在邻近隧道引起的最大振动速度出现的最大断面位置和同一断面最大振动速度出现的位置。论文应用大型有限元软件ANSYS/LS_DYNA建立数值分析模型,对小间距隧道爆破施工进行了数值模拟。通过模拟爆破应力波作用下邻近隧道的动力响应,研究分析了爆破施工过程中围岩内部应力波传播规律和爆破施工对邻近隧道的稳定性影响。同时,通过与现场实测数据进行对比,验证了数值模拟所得出的爆破振动波形和实测振动波形基本一致,质点振动速度峰值与实测数据也比较接近。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 小间距隧道研究现状
• 1.2.1 小间距隧道受力特征分析
• 1.2.2 小间距隧道爆破施工对邻近隧道影响的研究
• 1.3 数值模拟在隧道分析中的应用进展
• 1.3.1 隧道结构计算主要模型
• 1.3.2 数值分析中的有限元法
• 1.4 论文研究意义
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第二章 爆破地震波的传播
• 2.1 爆破地震波的形成和类型
• 2.1.1 爆破地震波的形成
• 2.2.2 爆破地震波的种类
• 2.2 爆破地震波的传播机理
• 2.3 岩体中的爆破地震波
• 2.3.1 应力波波速及其影响因素
• 2.3.2 应力波的衰减特性
• 2.4 介质的非均匀性与各向异性对弹性波传播的影响
• 2.5 小结
• 第三章 现场爆破振动观测与分析
• 3.1 林场隧道爆破振动观测
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 爆破振动速度观测系统
• 3.1.3 爆破施工基本情况
• 3.1.4 爆破振动速度监测
• 3.1.5 振动速度观测结果分析
• 3.2 梧桐山隧道二期工程爆破振动观测
• 3.2.1 工程概况
• 3.2.2 爆破施工基本情况
• 3.2.3 爆破振动速度观测系统
• 3.2.4 振动速度监测过程及结果分析
• 3.3 小结
• 第四章 爆破振动影响因素分析
• 4.1 爆源因素分析
• 4.2 非爆源因素分析
• 4.3 土岩介质爆破振动安全判据
• 4.3.1 土岩介质爆破地震
• 4.3.2 安全判据
• 4.4 小结
• 第五章 数值模拟分析
• 5.1 数值模拟的意义
• 5.2 数值模拟软件
• 5.2.1 软件简介
• 5.2.2 计算控制方程
• 5.2.3 爆破模拟方法
• 5.3 小间距隧道模型的建立
• 5.4 计算结果与分析
• 5.4.1 既有隧道二衬质点振动速度响应分析
• 5.4.2 与实测结果对比分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录