岩溶地区三维地质模型建立及其在爆破设计中的应用

作     者：何兴贵 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：左宇军;赵明生

授予年度：2017年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：岩溶构造 地质雷达 三维地质模型 数值模拟 爆破设计 

摘      要：随着社会的不断建设与发展,爆破技术成为建设工程的主要开挖手段,爆破施工安全也越来越被重视。爆区的地质条件是影响爆破效果和爆破安全的重要因素,岩溶地区地质条件复杂,加强爆区地质条件的分析与研究,对爆破施工安全具有重要的理论和实际意义。贵阳市朝阳洞路城镇控制爆破工程施工过程中,由于对溶洞构造的存在重视不足,造成爆破飞石事故的发生。因此,本文采用地质雷达获取爆区溶洞地质构造特征,采用3DMine矿业工程软件建立爆区溶洞构造三维地质模型,采用ANSYS模拟分析不同溶洞特征对岩石爆破效果的影响,为爆区优化爆破设计提供技术支撑,具体研究成果如下:1、地质雷达探测与岩溶特征识别。通过地质雷达对已知溶洞构造进行探测,利用波形特征分析、频谱分析和时频分析方法,对地质雷达探测地质剖面图进行溶洞构造特征识别。2、岩溶地区三维地质模型建立与爆破设计三维可视化。结合地质雷达对溶洞构造特征的探测结果和三维地表模型,建立溶洞虚拟钻孔数据库;基于3DMine矿业工程软件,建立考虑溶洞的三维地质模型,并实现岩溶构造区域爆破设计三维可视化。3、溶洞构造特征对爆破效果的影响分析及数值模拟。利用理论分析和数值模拟的方法,对双自由面条件下装药量及填塞量进行理论计算与探讨,并对溶洞构造特征对爆破效果的影响进行分析。结果表明,选择溶洞埋深大于5m,炮孔直径为70mm,装药结构为连续、耦合装药时:(1)当溶洞构造面倾角为0°时,炮孔孔间距建议设为4.24m;(2)当溶洞的构造面倾角为45°时,沿溶洞的倾向孔间距建议设置为3.29m,沿走向建议设置为4.24m;(3)当溶洞构造面倾角为90°时,最小抵抗线建议设置为0.8m。4、工程验证。结合工程实例,验证了基于地质雷达进行溶洞构造探测,并建立考虑溶洞的三维地质模型,最后结合数值模拟结果进行孔网参数设计;实验效果表明,溶洞构造条件下爆破施工可以实现安全、经济、高效进行的效果。