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消力池爆破开挖对红石大坝影响的数值模拟

李强  
【摘要】: 爆破作为一种工程手段被广泛应用于各种岩土工程领域。就其影响而言,大概可以分为有利和不利两种。在利用爆炸产生的振动进行地基加固以及地质勘探时,其影响是有利的。而对某处实施爆破时,爆炸能必然通过周围的介质向外传播,它将对周围的建筑产生不利的影响。对这种不利影响的消除和预防是实施爆破工程人员面临的一个重要问题。 红石水电站采取爆破的方式对消力池进行开挖。在坝体附近进行爆破施工,将会给大坝造成一定的安全隐患,因此应采取控制爆破技术。国内外在控制爆破方面采取的措施和标准不尽相同,由于建筑物和各种设备的抗震能力和破坏机理也不相同,因此不能简单的用振动速度作为安全控制标准。要真正解决爆破地震结构动力效应的安全评价问题,必须以结构动力学理论为基础,依据爆破地震动自身的特点,正确地确定结构的动力响应、变形、动应力及其分布特征。 本论文结合爆轰波理论和爆腔膨胀理论,在炮孔壁上直接施加半理论半经验的爆破载荷压力曲线(三角型脉冲载荷),通过ANSYS软件中的瞬态动力分析来模拟爆破产生的冲击波对一定距离内大坝的影响。本文工作主要有以下三个方面: (1)系统介绍了爆破地震工程结构的动力分析理论,探讨了爆破地震地面振动速度峰值与爆破参数之间的一个常用关系式,并针对此关系式对爆破试验中观测点最大振动速度测值进行了回归拟合。 (2)运用结构动力学原理,分析了爆破冲击波在岩石中的传播规律。为了方便对爆破工程实施安全控制,在传统单一控制参数法的基础上,通过红石大坝爆破动力响应的有限元数值模拟,给出在距离大坝最近的炮孔实施爆破,需要控制的坝顶的最大速度。 (3)通过对爆破冲击波作用下大坝的响应的数值模拟,指出大坝容易出现应力集中的四个区域。这四个区域的安全振速应该重点控制。根据数值模拟结果,证明了试爆工程没有给大坝的安全构成影响,同时给出红石大坝在爆破安全控制方面的相关建议。


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