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为探明隧洞钻爆开挖中不同炮孔诱发振动特性的差异及其原因,以隧洞全断面钻爆开挖为例,结合岩石爆破内部及外部作用,对不同炮孔爆破作用边界进行分析;通过现场单孔及生产爆破试验,综合比较掏槽孔、崩落孔及光爆孔3种典型炮孔诱发振动峰值及频谱特征;并借助数值模拟分析不同炮孔内外边界条件及其动力响应特性的差异;最后,从爆炸能量分配及塑性区发展的角度,总结归纳不同炮孔诱发振动差异的内在原因。结果表明:掏槽孔多在单个自由面条件下起爆,炮孔所受夹制作用较强,爆破外部作用减弱,转化为爆破振动能的比例增加,爆破诱发振动峰值(PPV)相对较大;掏槽孔间排距及不耦合系数较小,相比于崩落孔及光爆孔,内部作用较强,形成的塑性区面积增加,振动主频(DF)相对较低;光爆孔与崩落孔均在2个自由面条件下起爆,光爆孔不耦合系数较大,但其炮孔间距小,爆破内部作用及外部作用与崩落孔大体相当,PPV及DF分布也基本一致;实际工程中,可通过改变内外边界条件来调节爆破内部作用及外部作用,进而达到振动安全控制的目的。 相似文献
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爆破地震波中的剪切波(S波)是爆破破坏建筑物的重要因素,研究S波的产生机制和传播特征具有重要意义。基于LS-DYNA的动力有限元计算,分别采用弹性均质模型、弹塑性损伤模型以及SPH-FEM耦合分析方法研究并验证了瞬时爆轰条件下柱状药包S波的形成机理。研究结果表明:弹性均质条件下,药包中截面上只有P波没有S波,在弹塑性损伤条件下有S波的产生,而SPH-FEM耦合分析方法中该现象更加明显,同时SPH-FEM工况下,P波、S波到达时间差更接近理论时间差,计算结果验证了P波在传播过程中遇岩石界面会产生S波,不同数值模拟方法可明显影响计算结果。研究成果可为S波的研究方法及形成机制提供参考。 相似文献
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针对高地应力环境下缓倾层状隧道围岩的挤压变形问题,以云南昭乐高速轿顶隧道为工程背景,通过已开挖洞段底板的水压致裂试验,反演了初始地应力场;基于强度应力比大变形分级标准,对围岩挤压变形情况进行了预测分析;最后结合现场围岩变形破坏特征,探讨了深埋缓倾层状围岩挤压大变形的控制措施。研究表明:在测量深度范围内,水平主应力和垂向应力均随深度线性增加,最大水平侧压系数为1.52~1.80,最小水平侧压系数为0.91~1.10,即工程区内水平应力占主导作用,且最大水平主应力方位为NW294°,与区域构造应力场主压应力方向基本一致;测试区段内围岩的强度应力比均小于4,即围岩初始地应力均处于极高地应力状态;强度应力比计算结果表明,围岩的变形以轻微(Ⅰ级)至中等(Ⅱ级)大变形为主,但考虑到缓倾层状节理发育,且部分区段围岩极为破碎,有很大可能出现强烈(Ⅲ级)大变形;双层初支与注浆加固能有效控制拱顶沉降与仰拱隆起。 相似文献
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明确爆破振动中波的成分构成及不同波的作用有助于更好地预测与控制爆破振动。针对一组垂直单孔爆破试验,借助地震学中极化偏振分析的方法,研究垂直孔爆破诱发地震波的成分构成及其演化规律,最后基于试验结果,提出波影响作用分区的概念,并分析各区域主导波的类型。结果表明,爆破振动中各种波的相对量值并非定值,主导波的类型会随波成分的演化发生改变,且某点的优势振动方向也与波的成分构成密切相关。对于垂直孔爆破,P波在近、远区均为重要成分,且其主要作用于水平向的振动;S波仅为近区(r2.3h,r为到炮孔轴线的距离,h为药包的埋深)的主导波,其在远区的作用可忽略;R波逐渐成长发育,于r=5h处发育明显,且在r=(43~45)h后主导竖直向的振动。爆破振动中波成分的演化有其自身特性,地震学中的常规认识并非全适用于爆破振动。 相似文献
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明确水电坝基开挖中不同类型炮孔诱发振动的特性,对爆破振动安全控制具有重要的指导意义。通过现场试验比较了主爆孔、预裂孔和光爆孔三种典型炮孔诱发振动峰值(PPV)及振动主频(DF),并结合不同炮孔爆破作用边界条件的分析,借助数值模拟计算了不同爆破作用边界条件下岩石的动力响应特性,最后从爆炸能量分配与塑性区发展的角度,探讨了不同炮孔诱发振动差异的内因。研究结果表明:若单响药量与爆心距处于同一当量水平,预裂孔诱发的PPV及DF均相对大于主爆孔与光爆孔,而光爆孔诱发的PPV水平及DF与主爆孔大体相当;预裂孔一般先于主爆孔起爆,抵抗线较大,且多采用径向和轴向不耦合装药,由导爆索侧向引爆,其爆破损伤区和塑性区半径较小,消耗于岩石破碎的能量较少,转化为振动能的比例较大;光爆孔的装药结构及起爆方式与预裂孔相同,但其抵抗线较小,转化为振动能的比例及塑性区大小与主爆孔大体相当;爆破作用边界条件(装药结构、起爆方式及抵抗线等)的改变会导致爆炸能量分配及塑性区发展的不同,也是引起振动差异的内在因素。 相似文献
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从爆炸应力波传播与反射的角度分析了起爆位置的影响作用机制。针对隧洞的钻爆开挖,采用数值模拟的手段,比较分析了不同起爆位置下,掏槽孔的掏槽效果及其所诱发支护结构的爆破振动响应。结果表明,起爆点位于不同位置时,掏槽孔的掏槽效果与支护结构的爆破振动响应均有较大差别。正向起爆时,支护结构的振动水平最小,最利于支护结构的安全,但其掏槽效果逊于反向起爆;反向起爆的掏槽效果最佳,但其所诱发的支护结构振动最强,严重威胁支护结构的安全;中点起爆时,掏槽效果与支护结构的振动水平介于正、反向起爆之间。根据不同的围岩条件,优化了掏槽孔起爆位置的选择。 相似文献
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岩体动力学参数的准确、快速获取对水利工程设计、施工及建设起着重要作用。尽管可通过现场原位试验、经验关系法等传统方法对其进行评估,但上述传统方法均存在耗时长、投资大等缺点,且难以准确快速的获取大尺度岩体动力学参数。本文通过分析地表实测爆破振动波形,识别出各测点P、S波初至到时,进一步给出各个测点区间内P、S波的平均传播速度,提出基于地表实测振动的岩石动力学参数预测方法。并以丰宁抽水蓄能电站为例,基于爆破试验实测振动数据反演的岩体动态模量约为北京勘测设计研究院推荐使用的静态模量值的2.2~2.9倍,动泊松比为静泊松比的0.9~0.975倍。提出的基于地表实测振动预测岩体动力学参数的方法为工程尺度下快速获取岩体动力学参数提供了一条新途径。 相似文献
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基于柱状药包爆源特征的分析,从曲面体波在自由表面反射的角度,阐明岩石钻孔爆破中R波的形成机制与形成过程;借助三维动力有限元模拟,对比分析无限和半无限空间中柱状药包爆破诱发地震波的波型与组分,研究R波的形成过程与演化特性,并开展现场爆破验证试验。结果表明:R波由爆源激发的曲面体波在地表面反射形成,且随震中距r增大而逐渐形成,在r约0.6h(h为炸药源埋深)处开始形成,当r超过约2.0h时,可识别到微弱的R波运动,当曲面体波的入射角超过一定临界角(r约为5.0h)时,R波充分形成且可被明显识别;岩石钻孔爆破中,随着r增大,爆源激发的P波逐渐向水平向偏转,将主要贡献于水平向的振动,爆源激发的S波逐渐偏离其优势辐射方位,R波充分形成时,S波的分量很微弱且易被R波覆盖,在r超过(25.0~35.0)h时,R波将主导竖直向的地表振动。 相似文献