钻爆施工隧道围岩爆破损伤累积效应研究

为了合理选择施工方案并为设置安全防护措施提供依据,降低施工诱发地质灾害的风险,研究了隧道施工过程中掌子面多次爆破振动对隧洞围岩带来的累积损伤影响。首先,以质点振动峰值速度作为围岩损伤判定标准,根据围岩损伤程度利用强度折减法设置围岩力学参数,对理论公式进行推导。其次,通过软件进行多次爆破开挖的数值模拟,分析得到爆破损伤的分布规律和范围。最后,量化分析并拟合成果数据,对比不同围岩等级、不同部位爆破损伤的累积效应。结果表明:爆破损伤的累积效应非常明显,且与文献中的测试数据接近;掌子面前方的累积效应最大,其他部位较为接近;Ⅳ级围岩的爆破损伤分布范围最大,其次为Ⅲ级围岩,最小为Ⅴ级围岩;隧道施工过程中考虑岩体安全厚度、安全防护措施等内容时,应当计入累积损伤效应增大系数。研究成果可以广泛应用于水利、交通、矿山等工程项目中,为隧道掘进施工方案和防护措施制定提供数据参考,为安全施工提供保障。     

三板溪尾水支洞岔管段爆破开挖与围岩稳定研究

三板溪水电站地下厂房4条尾水支洞在岔洞附近与调压井为大型洞室空间立体交叉，彼此与相邻洞室又形成超薄岩柱，洞室成型与围岩稳定问题突出。为确保施工质量和安全，根据现场施工条件和特点，做了一些探索和实践，薄柱成型和围岩稳定达到了预期目标。     

岩石爆破损伤范围及损伤分布特征模拟分析

为了研究岩石爆破损伤范围及损伤分布规律,基于LS-DYNA软件,采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)材料模型,探究了石灰岩爆破损伤范围随径向不耦合系数K增大的变化关系,接着对比分析了石灰岩、凝灰岩和花岗斑岩的爆破损伤分布规律,并用Logistic函数模型对损伤演化过程进行表征。结果表明:HJC模型在岩石爆破损伤模拟中具有很好的适用性;随着不耦合系数的增大,损伤半径与炮孔半径之比呈先快后慢的减小趋势;不同岩石的爆破损伤均呈反“S”形曲线衰减,但损伤分布特征存在一定差异性,石灰岩和凝灰岩的压碎区范围较大,与裂隙区界线清晰,而花岗斑岩压碎区范围较小,与裂隙区界线不明显。研究结果可为实际工程中爆破损伤的评估与控制提供一定参考。     

隧道爆破开挖中支护与爆破面的安全距离研究

依托深圳地铁12号线洲石路过街隧道工程,通过数值模拟,模拟浅埋双层隧道爆破开挖过程,研究与爆破面不同距离处的混凝土支护结构的质点峰值振速变化规律,得出在不同爆破参数下,混凝土支护施作面与爆破掌子面的安全距离。研究结果表明:掌子面爆破后,混凝土初期支护的振速在短时间内达到峰值,随后开始衰减。上断面爆破进尺分别为1m和1.5m时,初期支护与爆破面的安全距离分别为7.5m和9m。下断面爆破进尺分别为1.5m和3m时,初期支护与爆破面的安全距离分别为2.2m和5.2m。以此作为爆破安全指标,对实际工程中爆破安全性进行评价。     

基坑岩体开挖爆破振动对临近灌浆帷幕的影响研究

在灌浆工程附近进行基坑岩体爆破开挖时,爆破扰动对灌浆帷幕产生一定的影响。以某水电枢纽扩机工程为背景,基于ANSYS-LSDYNA拉压损伤模型建立了动力有限元模型,采用数值模拟方法研究了不同爆破荷载强度,不同岩体强度和不同灌浆材料强度下帷幕的损伤变化,建立了爆破振动峰值速度与灌浆帷幕损伤系数的关系。结果表明:随着爆破荷载增大,灌浆帷幕的损伤范围也会增大,损伤程度加剧,但荷载大小并不会影响损伤系数与帷幕处最大峰值振速的关系。随着岩体强度增加或帷幕处灌浆材料强度增大,帷幕处峰值振速整体降低,帷幕处损伤范围减小,损伤程度减轻,开始出现损伤、临界损伤和完全损伤对应的峰值振速都会增大。     

节理岩体隧洞开挖爆破损伤特性及爆破方案研究

隧洞爆破开挖不可避免地会对围岩造成损伤,影响围岩稳定。以玉瓦水电站引水隧洞的钻爆开挖为研究对象,基于三维动力有限元(LS-DYNA)软件,对隧洞围岩在爆破开挖过程中的损伤演化过程进行了模拟分析,重点研究了围岩节理面和开挖程序对爆破损伤演化特性的影响。结果表明:节理面的存在抑制了垂直于节理面方向上的爆破损伤而促进了平行于节理面方向上的损伤演化;爆破开挖程序、循环进尺和单响药量均对围岩损伤有显著影响,施工中采用分层开挖、减小开挖循环进尺、控制单响药量等措施,能够有效地抑制爆破损伤。研究结果对控制隧洞超挖及确保围岩稳定具有重要指导意义。     

深部岩体爆破破坏特征及损伤机制分析

以印第安纳灰岩为研究对象,研究不同地应力下岩体爆破的破坏特征演化及损伤机制.结果表明,不同地应力条件下的应力波峰值随爆心距的增加而逐渐衰减,爆心距大于0.2 m时衰减趋势变得平缓;随着地应力的增加,岩体爆炸破碎区范围增大,宏观裂缝宽度减小;裂纹发展为从缓慢增加到快速增加再到缓慢增加的变化趋势;地应力为0～6 MPa时裂...     

隧道爆破对临近特高压铁塔影响研究

为研究杭温铁路郎家畈隧道爆破施工对附近3座既有特高压电力铁塔的影响,在分析其施工重难点的基础上,以铁塔与爆源直线距离最近、单响炸药量最大为最不利工况,对隧道爆破引起的电力铁塔振动进行现场监测,并基于有限元软件Midas/GTS建立二维模型,运用时程分析法分析电力铁塔的最大振速、位移和应力。研究结果表明：爆心距越小,铁塔塔基振速呈非线性增加;铁塔越高,倾斜率越大;3座铁塔最大应力均出现在塔基处,但满足规范限值要求,说明实际炸药量控制合理;数值模拟结果与现场监测结果较为相近,研究结果可为实际工程提供参考依据。     

深埋巷道开挖爆破中围岩振动响应特征的监测研究

深埋巷道处于高地应力区,在爆破开挖过程中卸荷强烈,极易诱发岩爆等动力灾害.在岩体内部和表面埋设振动传感器,监测研究深埋巷道的转弯段爆破开挖过程振动信号传播及影响,以及内部围岩和表面岩体对爆破振动响应特征的差异.结果表明,除岩体质点距开挖面的距离外,二者之间的空间位置关系也是影响质点最大振动速度的重要因素.     

基岩爆破损伤的数值模拟及其工程应用

本文以三峡工程基岩开挖爆破为背景，通过定义损伤变量，导出其损伤发展方程，建立了模拟基岩爆破损伤范围的本构模型，并将其嵌入ＳＨＡＬＥ程序的框架之中，实现了基岩开挖爆破损伤范围的数值模拟．     

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。     

层状围岩对隧洞爆破开挖时超欠挖的影响

层状围岩是经常遇见的一种地质条件,对隧洞爆破施工有很不利的影响。通过对新疆克州布伦口-公格尔水电站引水发电洞进行数值模拟分析,得出层状围岩在爆破开挖时的一些特点,找出容易超欠挖的部位,对超欠挖给出具体建议,为今后设计、施工提供参考和借鉴。     

深孔微差爆破在大型水工隧洞开挖中的应用

大河口水电站将深孔微差爆破运用于导流隧洞开挖。通过分析，对比验算和观测结果，取得了适宜的爆破方式，钻爆参数和爆破规模，对加快施工进度起了重要作用，并获得了显著的经济效益和社会效益。     

深埋隧洞开挖岩爆数值模拟与预测

为能更好地反映深埋隧洞岩爆的脆性破坏特征,在岩爆的数值模拟中采用了一个复合破坏准则弹脆塑性本构模型,并结合锦屏二级水电站辅助洞工程,综合运用各种判据和方法建立岩爆的预测体系,对开挖过程中岩爆的发生情况进行了预测,判定在洞肩和洞底角点处发生岩爆可能性较大,这与锦屏二级水电站辅助洞岩爆实际发生情况基本一致。对岩爆的预测具有一定的参考价值。     

地铁隧道TBM施工围岩振动效应的数值分析

为分析TBM施工地铁隧道引起的围岩振动效应及其影响,通过数值模拟并结合频谱分析方法,获得地表以及围岩振动的振速峰值和主振频率参数,分析不同掘进速度下TBM施工振动在地表和围岩中的分布,参考爆破安全规程给出的安全允许质点振动速度限值,评估振动影响范围。结果表明:在隧道轴线两侧6D(D为隧道直径)范围内TBM施工振动影响明显,超过6D范围后振动幅值较小,为振动微影响区;随着刀盘掘进速度降低,振速峰值减小,但二者不是线性关系;地表质点振动的主振频率一般在10～25　Hz范围,受掘进速度的影响不明显。     

岩质隧道开挖稳定性脆弹塑性损伤分析

岩质隧道的施工过程是典型的卸载力学过程.由于岩体在加载和卸载条件下应力路径的不同,仅采用加载条件下所建立的力学模型来研究隧道的开挖稳定性问题是不适合的.笔者从隧道围岩的力学性能及破坏机理出发,引入损伤力学理论,建立三维非线性脆弹塑性损伤有限元模型,研究在加、卸载条件作用下隧道施工全过程的围岩稳定性,为实际工程提供理论指导作用.     

泥岩隧道光面爆破的技术参数研究及应用

针对泥岩隧道的特殊性,通过优化光面爆破的爆破参数,讨论泥岩隧道掘进的经济性、安全性。采用预埋振速传感器监测的方式,分析光面爆破对隧道周围岩体的扰动。现场光爆技术应用效果显著,隧道开挖轮廓线内基本未出现超欠挖现象,半孔率达86%以上,爆破进尺提升约15%,孔痕长度基本均匀分布一般都在孔长的66%以上;萨道夫斯基公式的系数K衰减明显、α基本稳定,光爆的振动速度和围岩扰动都得到了有效控制。     

单轴压缩盐岩声发射特征及损伤演化探讨

为了探究盐岩压缩变形破坏过程中,声发射现象与内部损伤的相关关系,利用四川大学MTS815岩石力学试验系统,对云南安宁盐岩进行单轴压缩试验,分析了盐岩声发射特征。依据损伤理论,得到了基于声发射参数的盐岩的损伤演化模型,并引入修正系数对其进行理论修正,分析损伤终值对损伤本构模型的影响。研究结果表明:盐岩的声发射(acoustic emission,简称AE)振铃计数率和能量率在弹性极限附近达到最大值,之后呈现高频低幅值的声发射现象;基于声发射的盐岩损伤变量值在压缩变形前期增加较快;基于AE累计振铃计数得到的损伤值<基于AE累计能量计算得到的盐岩损伤值;修正后的声发射损伤理论模型曲线与试验曲线全过程吻合较好,能够较好地反映盐岩内部损伤演化过程;振铃计数参数模型比能量参数模型能更好地模拟盐岩的损伤演化特征。