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爆破动荷载作用下围岩累积损伤效应声波测试研究

0引言隧道、地下厂房和巷道等地下岩石工程,大多采用钻爆法施工。无论采用何种方式,都不可避免地对预留岩体造成一定程度的损伤和破坏,从而威胁工程稳定性[1]。爆破引起的围岩损伤问题,一直是爆破和岩石力学界关心的中心问题之一[2]。研究表明[3-5]:爆破对岩体损伤和破坏作用机理是由于在爆炸载荷作用下岩石内部大量微裂纹的形成、扩大和贯穿而导致岩石宏观力学性能的劣化乃至最终失效或破坏的一个连续损伤演化累积过程。实际上,损伤累积导致宏观失效的过程并不是某一次爆破作用的结果,而是多次重复爆破造成的,例如隧道开挖掘进循环爆破作业和矿山生产频繁重复爆破作业等。只针对某一次爆破,分析岩体损伤和破坏情况,无法全面揭示爆破动荷载作用下岩体损伤和失稳的作用机理。因此,有必要开展多次重复爆破作用下,岩体累积损伤效应研究。Napier和Peirce[6]在研究多级膨胀技术时,就提出了地震循环效应(Seismic recurrence effects)的概念...  (本文共6页) 阅读全文>>

中南大学
中南大学

爆破作用下岩体累积损伤效应及其稳定性研究

采用钻爆法进行地下岩体工程建设或矿山采掘生产,频繁爆破作业产生的动荷载,不可避免地对周围岩体产生累积损伤危害,甚至诱发地下工程岩体产生失稳破坏。爆破损伤作用体现在岩体力学性能劣化与完整性降低两个方面,必然造成岩体力学参数指标弱化,从而影响工程稳定性。目前,爆破作用下岩体累积损伤效应及其稳定性缺乏系统研究,在理论与试验方面均有待进一步探索。现有的岩体力学参数取值方法没有充分考虑开挖爆破损伤弱化作用,存在明显不足。针对上述问题,结合国家“十五"科技攻关项目“复杂多空区下强制与诱导耦合大规模落矿采矿综合技术研究”(2003BA612A-10-2)和中南大学博士研究生学位论文创新工程项目“复杂关联空区动力失稳机制及预测预报模型研究”(040109),对爆破作用下岩体累积损伤效应及其稳定性问题进行了系统深入的研究。主要研究内容如下:第一,率先利用声波测试技术,系统研究了多次爆破作用下岩体损伤累积增长规律。通过10次小药量模拟爆破,采用RS...  (本文共192页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)
中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)

基于围岩累积损伤效应的大断面隧道施工参数优化研究

爆破以其经济、高效、快捷的特点广泛应用于地下岩体工程的开挖中,然而岩体中爆炸在造成爆区岩体破碎、剥离的同时,不可避免的也造成近区岩体的扰动、损伤,中远区岩体的振动等危害。岩体的损伤效应在多次频繁爆破作业的情况下更为突出,如大断面隧洞双侧壁导坑法开挖时围岩发生的累积损伤。损伤岩体的力学性能劣化,强度降低、完整性变差,从而对岩体的安全稳定造成威胁。因此,多次爆炸动荷载作用下岩体的累积损伤特征进而采取合理的控制方式是工程中关注的中心问题之一,在国内外爆破和岩石力学领域受到越来越多的关注。本文依托大帽山大断面小净距隧道群,开展爆破振动、声波波速和围岩内部围岩的现场监控量测工作。研究表明:推进式往复爆破作业的双侧壁导坑法开挖的隧道必然导致围岩产生一定程度的损伤、破坏,尤其是小净距隧道间的中夹岩岩墙。任一固定断面上,在整个推进式往复的爆破过程中与爆源越近,损伤度和位移量越大,越远越小。双侧壁导坑法开挖的大断面隧道,控制岩体的损伤程度和损伤范...  (本文共164页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)
中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)

爆炸荷载作用下岩体损伤特征及安全阈值研究

论文以广东岭澳核电站二期基础爆破开挖工程为基础,在现场实施了全程实时爆破振动监测,并对其中四次基岩爆破进行了爆前爆后岩体声波试验。在此基础上,利用核电站现场岩体的基本物理力学特性和爆破设计参数,对岩体的爆炸荷载、爆炸荷载作用下的岩体损伤特征和岩体质点振动速度及其峰值衰减规律分别进行了数值模拟,得到了岩体损伤范围和振动速度的关系,由此确定了在岩体的损伤范围一定的情况下,距爆源一定距离处岩体质点振动速度的安全阈值。根据岭澳核电站现场岩体的物理力学特性和施工爆破参数,作者利用材料的Von Mises破坏准则,通过显式动力分析方法模拟了岩体在爆炸荷载作用下的破裂过程,分析了岩体爆破裂纹产生和扩展的机理,得到了岩体粉碎区和裂隙区的范围,认为岩体爆破粉碎区的半径为装药半径的3倍左右;裂隙区半径约为装药半径的70倍。同时,通过不同的岩体爆炸模型获得了爆源近区岩体质点压力、速度及其衰减规律,并与理论结果进行了比较,得到了岩体爆炸荷载随爆破装药量...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

广西大学
广西大学

考虑高程及岩体损伤的爆破振动传播规律及其控制技术研究

爆破振动作为爆破作业过程中的一种主要的有害效应,是国内外相关学者研究的重点。随着爆破器材及工程爆破技术的不断发展,复杂环境下的大规模岩土爆破工程越来越常见,因此,科学研究及工程技术领域对爆破振动的传播规律及控制技术研究工作提出了新的要求。为了系统的研究高程及岩体损伤影响下爆破振动的传播及衰减规律,文章根据多个实际爆破工程的监测数据,采用无量纲分析的方法,从理论上推导了反映高程及岩体损伤的爆破振动峰值速度的数学模型,采用回归分析的方法,对比分析了多种预测模型的精度,得出了在地形变化较大的区域进行爆破振动预测时,考虑高程效应的预测模型精度较高,平均偏差均在7%以内;文章首次提出了采用岩体的损伤度及爆破裂隙圈半径共同表征岩体的累计损伤情况,经非线性回归分析,得出周期性爆破荷载下,考虑岩体损伤的爆破振动峰值速度预测模型,该预测模型的精度大于94%。采用ANSYS LS-DYNA软件对爆破振动的传播过程进行了数值模拟,通过数值模拟结果分析...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学
中国矿业大学

爆破动载下锚固岩体损伤特性研究

在巷道爆破开挖工程领域,为了使爆破成巷达到预期效果,改善锚固岩体受爆破动载影响的应力状态,提高工程的稳定性,进行爆破动载下锚固岩体损伤特性的研究具有极其重要的意义。由于施工进度的要求,经常需要爆破作业与巷道支护作业交替进行,巷道爆破开挖又不可避免的会对锚固系统产生影响。经分析研究,爆破动载对锚固系统的影响存在影响范围区;在区域内研究锚固岩体动态损伤情况,通过合理优化参数,可以增加巷道的使用寿命。本文主要通过理论分析、数值模拟和工程实测的方法分析爆破动载对锚固岩体动态损伤的影响。通过理论分析将受到爆破动载影响下的围岩进行分区;利用ANSYS软件模拟围岩裂隙扩展情况,从而探究裂隙扩展规律;运用应力波理论通过波势函数展开法研究锚固系统在平面简谐波作用下的动态响应,并分析了锚固岩体静、动载条件下的应力状态;利用数值模拟软件分析研究了一次爆破与微差爆破对锚固岩体产生损伤的影响因素,模拟循环爆破来探究锚固岩体累积损伤;通过工程实测验证了理论...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

江西理工大学
江西理工大学

某露天铜矿爆破作用下岩体损伤范围研究

当前,对单块岩石冲击荷载损伤的理论研究很多;对多次爆破作用下岩体的累积损伤研究较少。岩体的爆破损伤给生产、建设带来破坏和隐患,提高了生产成本,因此解决爆破累积损伤问题一直是国内外爆破界研究的热点。本文在前人的基础上做了以下几点工作:(1)对现场-2m平台进行了54次测振,随机选取3个测点各8次爆破测振数据进行分析。得出:(1)爆破震动速度存在的关系为:在岩体存在损伤时,爆破震动速度普遍随着爆破次数增多而增大;在岩体无损伤时,爆破震动速度基本无明显规律。并且各方向速度变化与爆破次数的敏感程度不同。(2)主振频率存在的关系为:主振频率的变化与岩体是否存在损伤或者累积损伤无明显关系,并且垂向主振频率基本上稳定于20~40 Hz,而其切向和径向速度变化无规则,在爆破生产中,尤其需要在中远区切向和径向频率与建构筑物或者巷道的共振现象。(3)对现场处点爆破振动信号进行了HHT法分析。得到爆破信号中能量与频率之间变化规律,发现大部分频率都集中...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>