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爆破荷载对邻近洞室及支护结构的影响机理研究

高焕焕  
【摘要】: 由于爆破本身的瞬时性、复杂性以及爆破介质和赋存条件的多变性,导致炸药爆破后产生的爆破荷载的随机性很大。针对单孔爆破的研究已经取得了不少成果,但工程中岩体的开挖一般采用多药包爆破,多孔爆破与单孔爆破的爆破机理有很大差别。因此,利用有效的手段,研究各种条件下爆破荷载的特性及其对邻近洞室和支护结构的影响,成为目前亟待解决与完善的问题之一。 本文应用ANSYS/LS-DYNA软件,按照炮孔参数和装药量的设计原则,设计了洞室开挖时主爆孔的孔径、孔深、装药量等参数,建立了单孔爆破数值仿真试验模型并采用传统的爆破荷载计算方法,验证了单孔爆破数值仿真结果的可行性及正确性。另外,通过多种数值试验方案,着重研究了装药量、炸药类型、岩体类别和传播距离对单孔爆破荷载的影响,得出具体的量化规律结论。 在上述基础上,根据锦屏电站左岸f5-1#置换洞的爆破设计参数,建立了该洞室开挖微差爆破数值仿真模型。进行了单孔、双孔、多孔爆破条件下爆破应力波传播特性对比分析,分析表明多孔爆破时各爆破应力波存在互相影响,互相叠加的特性,这与单孔爆破存在本质差别,为此,本文提出了新的微差爆破荷载模型。 最后,本文利用提出新的微差爆破荷载模型,采用ABAQUS有限元软件,研究微差爆破开挖对洞室和支护结构的影响。研究得出洞室开挖爆破时,在周围岩体中产生高频、高速,且随时间变化的振动荷载;该荷载随传播距离加大逐渐衰减,但仍使得邻近20m范围内洞室支护结构的局部位置产生振动破坏。


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