论文题目: 爆破振动对地下洞室的影响研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水工结构工程
作者: 易长平
导师: 卢文波
关键词: 地下洞室,爆破振动,影响,安全振速,围岩,新浇混凝土衬砌,砂浆锚杆
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在水利水电工程中,存在大量的地下洞室开挖,越来越多的水电站采用地下厂房。地下洞室工程在其它领域也有广泛的应用。由于地下洞室主要采用钻爆法施工,不可避免地存在爆破开挖对邻近已开挖洞室和开挖洞室本身的影响问题。因此,研究爆破振动对地下洞室的影响,不仅具有重要的理论意义,同时也具有重要的工程意义。 本文主要研究爆破振动对邻近地下洞室和本洞围岩稳定性、混凝土衬砌及砂浆锚杆的影响。 利用波函数展开法,分析了爆破地震波与邻近圆形洞室的相互作用,讨论了洞径、入射波频率、围岩类型等因素对圆形洞室动态响应及安全振速的影响;利用保角变换方法,推导了不同频率的爆破地震波以不同角度入射于不规则洞室时,洞室围岩的应力和位移的一般解,并以直墙拱形洞室为例,求解了其围岩的应力和振速分布规律,进而求出其安全质点振速;采用复变函数法和多极坐标移动技术研究了爆破振动作用下浅埋圆形洞室的动力响应,研究了自由面的存在对地下洞室动力响应的影响。 研究了爆破振动对新浇混凝土衬砌的影响,采用有限元法求出了圆形洞室新浇混凝土衬砌内温度和温度应力在空间上的分布及其随时间的变化,采用波函数展开法求解了爆破地震波与有衬砌圆形洞室的相互作用,获得了考虑新浇混凝土衬砌内温度应力前提下不同龄期的新浇混凝土衬砌的安全振速;利用保角变换研究了爆破振动对直墙拱形有衬砌隧洞的影响,得到了爆破地震波以不同角度入射时混凝土衬砌的安全振速。 利用三维动力有限元,研究了地下洞室爆破开挖对本洞室围岩及喷射混凝土的影响,确定了喷射混凝土的安全距离,比较了掏槽孔、最外圈崩落孔和周边孔起爆时围岩的动态响应。 利用波函数展开法,研究了爆破地震波与砂浆锚杆相互作用的机理,推导了爆破地震波作用下锚杆、砂浆以及围岩内的应力和位移表达式,根据砂浆边界上的应力和振速分布,确定了不同爆破地震频率下砂浆的安全振速范围。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.2.1 爆破振动对邻近洞室的影响
1.2.2 爆破振动对开挖洞室本身的影响
1.3 地下洞室爆破振动影响评价方法
1.3.1 质点振速法
1.3.2 安全距离估算法
1.3.3 等效比距法
1.3.4 电水模拟试验法
1.3.5 其它方法
1.4 目前研究存在的问题和不足
1.5 论文研究的主要内容
第2章 爆破振动对邻近无衬砌洞室的影响
2.1 概述
2.2 爆破振动对深埋圆形洞室的影响
2.2.1 基本理论
2.2.2 各种影响因素分析
2.3 爆破振动对任意形状洞室的影响
2.3.1 运动方程
2.3.2 应力和位移的表达式及问题的边界条件
2.3.3 入射波及介质中的波场
2.3.4 问题的求解
2.3.5 爆破振动对深埋直墙拱形洞室的影响
2.4 爆破振动对浅埋圆形洞室的影响
2.4.1 计算模型
2.4.2 控制方程及其一般形式解
2.4.3 应力和位移的表达式及问题的边界条件
2.4.4 入射波及介质中的波场
2.4.5 算例分析
2.5 与试验结果比较
第3章 爆破振动对邻近洞室衬砌的影响
3.1 概述
3.2 混凝土衬砌中的温度应力
3.2.1 热传导的基本理论
3.2.2 计算模型和初始条件
3.2.3 新浇混凝土衬砌的温度和温度应力
3.3 爆破振动对圆形新浇混凝土衬砌的影响
3.3.1 基本理论
3.3.2 爆破荷载作用下不同龄期衬砌的动力响应
3.3.3 不同龄期混凝土衬砌的安全振速确定
3.4 不同厚度衬砌的动力响应
3.5 爆破振动对钢衬砌洞室的影响
3.6 爆破振动对邻近直墙拱形洞室衬砌的影响
3.6.1 计算模型
3.6.2 运动方程及其解答
3.6.3 应力和位移的表达式及问题的边界条件
3.6.4 入射波及介质中的波场
3.6.5 算例分析
第4章 爆破振动对本洞室的影响
4.1 概述
4.2 计算模型及参数
4.2.1 爆破参数
4.2.2 岩体参数
4.2.3 网格剖分及边界条件的处理
4.3 爆炸荷载的处理
4.4 结构模态分析和阻尼的确定
4.5 爆破开挖引起围岩动力响应的数值模拟
4.5.1 掏槽孔爆破引起的围岩动力响应
4.5.2 崩落孔爆破引起的围岩动力响应
4.5.3 光爆孔爆破引起的围岩动力响应
4.6 围岩振速的分布与衰减规律
4.7 混凝土喷层的安全距离
4.8 爆破振动控制措施
第5章 爆破振动对砂浆锚杆的影响
5.1 引言
5.2 应力波与锚杆的相互作用分析
5.3 算例分析
5.3.1 砂浆体边界上的应力分布
5.3.2 砂浆体边界上的峰值振速分布
5.3.3 爆破振动对砂浆锚杆的影响分析
5.4 结论
第6章 结论与展望
参考文献
发表的文章和参加的科研活动
致谢
发布时间: 2006-03-27
参考文献
- [1].地震作用下岩体地下洞室响应及安全评价方法研究[D]. 吕涛.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）2008
- [2].地应力瞬态卸荷对围岩损伤特征的影响[D]. 祝启虎.武汉大学2010