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节理裂隙岩体隧道爆破仿真分析

周能娟  
【摘要】:自然界的岩体中存在着节理、裂隙、断层、泥化夹层等软弱面,这些软弱面对隧道工程钻爆法开挖效果有着很重要的影响,因此研究节理裂隙岩体中隧道在爆炸载荷作用下的动力响应机制,对于合理采用凿岩爆破参数、提高爆炸能量利用率、改善爆破效果等均有其实际意义和理论指导作用。 本文在综合分析和研究已有节理岩体爆破理论、试验研究现状及爆破模型发展动态的基础上,以工程项目实体为基础,开展数值模拟研究。选取隧道内RK343+665、RK343+667、RK343+669、RK343+698、RK343+719、RK343+735六个典型断面作为实体,建立节理裂隙岩体隧道爆破模型,重现隧道光面爆破开挖过程。将实际断面模型与完整岩体爆破模型进行对比,分析工程中存在的节理对隧道爆破成型效果的影响,从中分析引起隧道产生超欠挖的原因,继而提出软弱带内部不宜放置炸药的建议,并从能量的角度进行阐述和论证。 考虑到节理的物理力学特征,即节理产状、节理宽度、节理间距对隧道成型效果的影响,采用优化拉丁方方法进行DOE试验设计,基于Isight平台做了43组模拟实验,得到了这些影响因素对超挖的影响规律。 岩体中的节理是自然形成的,想获得较好的隧道爆破效果主要的方法是调整炸药参数及装药结构。因此本文以减少超欠挖量、提高炸药能量利用率为目标进行了不同炮孔间距、装药密集系数情况下节理岩体的爆破优化分析。


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