爆破开挖扰动下顺层边坡动力响应规律数值模拟研究

以宜昭高速公路工程取料场爆破开挖产生的岩石边坡为计算实例，结合通用有限元软件ABAQUS对爆破荷载作用下岩质边坡开挖时的振动响应进行三维数值模拟研究，利用爆炸等效荷载施加方法，结果得到了岩质边坡支护完成后，在爆破荷载作用下支护结构面上质点振动速度变化规律和应力特性。     

爆破荷载诱发节理岩体边坡位移突变的能量机理研究

爆破荷载是水利水电工程岩石边坡开挖主要动力扰动因素之一,在爆破开挖过程中常会出现位移突变.首先根据某节理岩质边坡实测位移数据进行分析,然后结合数值模拟研究了爆破荷载诱发节理岩体边坡位移突变机理及其变化规律,最后探讨爆破设计参数对节理岩体边坡位移突变的影响.研究表明:爆破荷载下,节理岩体的位移突变是由爆破荷载升压阶段岩体...     

爆破荷载对水库边坡结构安全可靠性评估及风险控制技术

随着水利工程的不断发展,地下工程的建设给周边环境及既有建构物的安全与保障带来了极大的挑战,既有水库及湖泊在建设的过程中仅需保障结构本身的安全,但新的工程对既有结构不利影响往往超出了结构本身的安全。为解决西南地区某水下隧道工程爆破施工对水库边坡的影响,根据周边的既有边坡及建筑物与爆破点的距离进行分析,通过相关规范,计算出最大的爆破装药量,同时根据爆破的面积及有效直径,计算出爆破所产生的最大临界荷载值,再通过有限元的计算,得出既有边坡的最大变形。通过研究可知,该地区采用最大爆破装药量,其计算得出的边界荷载较大,所带来的边坡最大变形值接近临界值,爆破时需合理的优化爆破密度,控制破坏区,必要情况下需对既有结构进行加固保护。     

基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

土石围堰分期拆除过程中的边坡稳定性分析

为了确保爆区附近已建成的各种水工建筑物的安全以及降低爆破难度和工作量,围堰爆破拆除通常采用分期分区的方式进行。针对赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程进水口围堰分期拆除工程,采用三维有限差分方法结合强度折减法和拟静力法,分别对进水口围堰在削薄后造孔损伤前、削薄过程中受爆破荷载作用、造孔损伤后3种情形下的稳定性进行了综合分析,以确保围堰边坡在分期拆除过程中的整体稳定性,并论证分期拆除方案的可行性。数值计算结果表明：围堰背水面边坡削薄处理过程对围堰和背水面边坡的影响是局部的,对围堰背水面边坡的整体稳定性没有产生较大的影响,表明分期拆除方案是安全、合理的。     

高土边坡稳定性的数值模拟研究

采用有限单元法,对某高土边坡在无辎重荷载、均匀辎重荷载和不均匀辎重荷载工况下的边坡稳定性进行计算对比分析,结果表明,荷载对边坡稳定性影响较大,不均匀辎重荷载工况下的边坡稳定性相对较差,需及时采取加固措施。同时,有限单元法能直观的反映出高土边坡应力、应变和塑性区情况,为高土边坡加固提供了依据。     

露天边坡爆破施工对下穿隧道扩大段的影响

针对露天边坡与既有下穿隧道的协同爆破施工,为确保上部边坡爆破开挖作用下既有隧道围岩稳定与安全,以某石油储备基地扩建项目为工程背景,利用ANSYS 18. 0建立上部露天边坡与既有下穿隧道协同施工的数值计算模型,研究露天边坡爆破施工对既有下穿隧道扩大段的影响。结果表明:上部边坡爆破施工激发向下传播的初始纵波,随着距离的增加逐渐衰减,到达隧道拱顶自由面折反射形成面波而后在拱与边墙交点处产生叠加现象,导致面波向下传播的规律为先增大后减小。相比于隧道扩挖前,扩挖后隧道断面拱顶质点Z向振动速度峰值提高68. 1%,为7. 58cm/s;拱顶单元动态拉应力峰值提高150%,为0. 45 MPa。根据《爆破安全规程》要求,隧道围岩在上部边坡开挖爆破荷载作用下是稳定的。建议在实际施工中,将隧道扩大段的开挖时序安排在上部边坡爆破施工区域远离隧道扩挖段之后。研究成果对地下近接隧洞爆破施工及隧道扩挖工程具有重要参考价值。     

倾斜荷载下的地基边坡极限承载力分析

为了研究倾斜荷载作用下地基边坡的极限承载力,本文采用有限元数值模拟及理论计算相结合,建立合理的有限元模型并计算相应模型在倾斜荷载作用下地基边坡的极限承载力.结果表明:地基边坡在失稳破坏前,等量增加倾斜荷载,其安全系数减小幅度随着地基边坡角度的增加逐渐变缓;通过有限元数值模拟以及理论计算公式都可以得到倾斜荷载下地基边坡的极限承载力大小,并且两者的误差较小,鉴于计算简易程度可得,利用有限元数值计算地基边坡的极限承载力更加简单;地基边坡在倾斜荷载作用下,随着边坡角度的增加,其极限承载力逐渐减小,并且坡角越大减小幅度越大.     

爆破对两河口地下厂房开挖的稳定性影响分析

爆破荷载对地下厂房的变形和稳定性的影响研究是地下工程的一个难点问题。结合两河口水电站地下厂房开挖爆破工程以及爆破实验理论，提出了将爆破动力荷载转化为拟静力荷载的计算公式，对爆破作用下的两河口地下厂房进行了模拟。对比分析表明，计算方法可以较好的模拟爆破对地下洞室整体稳定性的影响。     

弧长法在边坡稳定非线性有限元分析中的应用

在有限元强度折减法的基础上，引入计算结构临界状态荷载值的弧长法进行边坡工程稳定分析。该方法是在迭代过程中调整荷载增量的大小以得到收敛的解，从而在计算时可自动调整土体强度参数的降低程度。最后通过算例验证了本算法的有效可靠性和适应性。并与直接有限元强度折减法计算结果进行比较，结果表明，在边坡稳定非线性有限元分析中，引入弧长法不仅改善了有限元迭代的收敛性，而且还可以更准确地求出边坡安全系数。     

拉西瓦水电站Ⅱ#变形体爆破动力稳定性研究

基于大型分析系统FINAL,采用特有的动态接触界面单元模拟潜在滑动面,对拉西瓦水电站左岸坝肩Ⅱ#变形体在爆破振动荷载作用下的动力稳定性进行了有限元时程分析,提出了适用于拉西瓦工程边坡的爆破安全判据。数值仿真分析结果表明:采用动态接触界面单元充分考虑了岩体中贯通性结构面对爆振波传播特性的影响,以及对边坡动力稳定性的影响;爆破作用对拉西瓦坝肩这样的较大的坡体的整体安全性影响不大,但对局部失稳破坏的作用较明显,当单响爆破药量达300kg时,坡体的整体最小动态安全系数为1.32,相对于静态安全系数降低了不到10%。本文的分析结果对工程中岩质高边坡爆破施工和动力稳定性分析有较好的借鉴或指导作用。     

岩质高边坡爆破动力稳定分析方法研究

岩质高边坡爆破动力稳定分析方法研究于题从属于专题“岩质高边坡开挖及加固技术研究”项目，主要研究内容为分析岩质高边坡在爆破振动激励下的稳定状态。在对实测资料进行分析的基础上，建立了岩质边坡爆破振动全历程拟合方程，给出了爆破振动的全历程稳定分析方程，描述了岩体在爆破振动下稳定系数随时间的变化情况。结合李家峡左岸高边坡开挖的有关爆破设计、测试资料，给出了实际岩质高边坡爆破动力稳定计算分析结论，探讨了爆破分区设计的合理性。     

动力作用下危岩稳定性计算的断裂力学方法

为研究爆破对危岩体稳定性的动力作用,通过应力波衰减规律,得到爆破应力衰减至危岩体重心的动荷载表达式。考虑爆破荷载建立了3类危岩体主控结构面断裂因子计算方法,进而提出了危岩动稳定性时程分析方法。利用该方法对重庆市万州区太白岩5个危岩体动力稳定性进行了计算分析。分析表明,爆破动力作用下3类危岩体最小稳定性系数明显降低,某些危岩在爆破动力作用下由稳定状态变为非稳定状态,有崩塌趋势。上述危岩体动力稳定系数时程曲线表明,爆破动力过程中危岩稳定性系数随时间上下波动,随着爆破应力波的衰减,动稳定系数峰值总体呈现出递减趋势,总体趋向于天然工况下的断裂稳定系数;随时间推移,爆破动力作用周期变长,加剧了危岩体的危险性。      

基于非连续变形分析方法的爆破荷载下不同类别岩体的动力响应

鉴于工程岩体的不连续性,将爆破荷载进行简单等效之后,将非连续变形分析方法引入研究爆破荷载下不同类别岩体的动力响应问题。分析结果表明,不同坚硬程度和不同完整程度的岩体中爆破荷载的动力响应区别明显,坚硬程度愈高,完整程度愈好,则同样距离情况下岩石的起始振动时间愈早,振速峰值愈高。     

基于边坡稳定性的临界损伤质点峰值速度研究

为研究岩体爆破载荷作用下炮孔及边坡潜在滑动面近区的损伤特性,利用有限元强度折减法确定静载下边坡的折减滑动面,并基于此建立边坡的弹塑性本构模型进行数值模拟。将数值模拟结果与经典判据进行比较分析,确定不同损伤速度阈值下对应的爆心距及岩体破碎状态。同时基于边坡爆破数值模拟结果,探究有潜在滑动面的边坡岩体爆破时损伤、爆心距、质点峰值振动速度(v_PP)及岩石动态抗拉强度之间的关系,并分别通过经典判据、最大拉应力准则的v_PP判据和拉应力峰值与v_PP统计关系得到3个v_PP阈值,发现最大拉应力准则的v_PP判据获得的损伤阈值误差最大。此关系在实际工程中可对已有的基于最大拉应力准则的v_PP判据作出修正。     

精细爆破技术在水利水电工程高边坡开挖中的应用

该文以工程实例为背景,介绍了精细爆破的概念以及在水利水电工程岩石边坡爆破开挖中的应用,重点介绍了基于对保留岩体保护的精细爆破参数的设计方法。边坡岩体开挖满足质量标准、保留边坡岩体完整稳定、预裂爆破残留炮孔痕迹保存率85%以上,取得了良好的施工效果。     

水电工程边坡炮孔近区岩体爆破损伤特性

为研究水电工程边坡炮孔近区不同损伤模型下岩体爆破时的动力响应,选用HJC模型和RHT模型分别建立岩石单孔爆破损伤模型。基于岩体损伤模拟结果和计算分析,探究了两种损伤模型对岩石爆破损伤分布、地震波能量特性及损伤质点峰值振动速度(PPV)阈值变化规律的影响,结果表明同种工况下RHT模型最终爆破开裂面积近似为HJC模型的一倍;损伤范围越小,炸药冲击波转化为弹性振动波的比例越大;通过拟合损伤度和PPV之间的关系,HJC模型和RHT模型的损伤PPV阈值分别为13.09 cm/s和27.29 cm/s。RHT模型能够更加准确地反映实际边坡近区岩体爆破损伤效应。     

考虑爆破累积损伤效应的含泥化夹层边坡滑移分析

反复爆破振动是诱发滑坡的重要因素,特别是含泥化夹层的复杂岩质边坡。为揭示多次爆破振动下含泥化夹层复杂岩质边坡失稳破坏机制,根据能量守恒定律,基于Newmark滑块位移法,考虑爆破累积损伤效应,引入泥化夹层强度折减系数,建立了多次爆破振动下含泥化夹层边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测方法。探讨了剪切模量、倾角和连续率等泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量的影响,并对泥化夹层参数敏感性进行了分析。研究结果表明:（1）考虑爆破累积损伤效应引起的泥化夹层强度参数劣化,边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测结果更加合理。（2）泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量具有显著影响。随泥化夹层剪切模量的增大,边坡抵抗变形能力增大,累积滑移量减小。随泥化夹层倾角的增大,边坡剪切段滑移量无明显变化,但蠕滑段滑移量明显增大,总的累积滑移量随之增大。泥化夹层连续率越高,边坡累积滑移量越大。（3）参数敏感性分析表明,泥化夹层剪切模量对多次爆破振动下边坡累积滑移量影响最显著,其次是泥化夹层倾角,再次是泥化夹层连续率。