深埋地下洞室的高边墙爆破振动高程效应研究

作     者：吴泽民 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李新平

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：大型地下洞室 爆破振动速度 数值模拟 高程放大效应 

摘      要：在水电站大型地下厂房爆破开挖过程中,如果爆破振动控制不当,那么将会导致支护锚杆锚固力降低、混凝土开裂、混凝土与岩面之间的粘结力减小以及施工管线和电气设备的断裂、脱落、损坏。但是倘若将爆破振动控制得过于保守又会直接影响工程开挖进度,减缓工程效率,从而降低工程效益。因此,有必要研究爆破地震波沿深埋地下洞室的高边墙上的传播与衰减规律,为选择合理的施工方法及爆破参数提供依据。本文以白鹤滩水电站右岸主变洞开挖为背景,通过对实测结果的分析发现地下洞室高边墙上的振动速度存在高程放大效应,然后利用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件研究了不同开挖深度的地下洞室在不同地应力条件下,爆破振动放大效应区域变化特点。主要内容如下:(1)论述了岩石爆破基本理论及爆破地震效应的影响因素,总结了爆破地震波传播与衰减规律,提出将岩石高边坡的爆破振动效应的研究延伸到高边墙、大跨度地下洞室中。(2)通过对主变洞内多组爆破振动试验数据进行回归分析,得出了满足爆破要求的最大单响药量,利用典型质点振动速度与时间关系曲线分析了实测振动速度的频率特征,将洞室拱肩处的振动速度回归分析结果与实测结果进行对比后发现,主变洞爆破开挖时拱肩处质点振动速度存在放大效应。(3)利用数值模拟软件分析了不同开挖深度时,在不同地应力条件下地下洞室边墙上质点随地应力及水平距的变化规律,并对不同工况下数值模拟结果进行对比分析,包括振动速度特点分析和振动速度的频谱特征分析,得到不同条件下高边墙地下洞室振动高程放大效应变化特点。根据不同水平距截面的振动速度分布规律,分析了地下洞室开挖深度不变化时,振动高程放大区的分布特点以及随着水平距增加时,振动速度放大区的变化规律。