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科学技术与工程 2018年第23期18卷 205-211页

作者：张斌吴超俊张学富周元辅刘士洋重庆交通大学土木工程学院重庆400074 中铁上海设计院集团有限公司上海200070

以层理岩体地层隧道开挖爆破为研究背景,通过理论解析和数值模拟分析层理倾角变化对爆破应力波的传播影响。研究发现:层理对应力波具有一定的吸收和反射作用,加速了爆破应力波在层理岩体中衰减;层理倾角越大应力波的透射率越小,应力波... 详细信息

以层理岩体地层隧道开挖爆破为研究背景,通过理论解析和数值模拟分析层理倾角变化对爆破应力波的传播影响。研究发现:层理对应力波具有一定的吸收和反射作用,加速了爆破应力波在层理岩体中衰减;层理倾角越大应力波的透射率越小,应力波透过层理的衰减度越大;当应力波由硬介质入射到软介质中时透射率小于1,反之透射率则大于1。当层理倾角大于30°时,应力波的反射率随层理倾角的增大而变大;小于30°时,应力波反射率随层理倾角的增大而减小。此外,运用公式求解得到质点振动速度衰减度随层理倾角变化关系。

关键词：层理岩体爆破应力波数值模拟透射率衰减

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爆生裂纹与层理缺陷相互作用的实验研究

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振动与冲击 2017年第12期36卷 99-104页

作者：岳中文胡庆文陈彪中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为了研究爆生裂纹与层理缺陷的相互作用机制,采用新型数字激光动态焦散线实验方法对含层理岩体在爆炸载荷下的动态断裂行为进行了实验分析。实验结果表明:在爆炸载荷下,当炮孔切槽方向与层理面存在一定夹角θ时,爆炸使层理岩体裂纹扩展... 详细信息

为了研究爆生裂纹与层理缺陷的相互作用机制,采用新型数字激光动态焦散线实验方法对含层理岩体在爆炸载荷下的动态断裂行为进行了实验分析。实验结果表明:在爆炸载荷下,当炮孔切槽方向与层理面存在一定夹角θ时,爆炸使层理岩体裂纹扩展分为爆生主裂纹、界面裂纹、次生裂纹三个阶段;爆生主裂纹扩展到层理面后,不是直接贯通层理面沿原方向继续扩展,而是产生界面裂纹之后再继续扩展,产生的界面裂纹长度随夹角θ增大而减小;裂纹扩展贯通层理后,次生裂纹继续扩展,随夹角θ的增大,次生裂纹扩展长度逐渐增大;爆生主裂纹扩展过程中,随着爆生主裂纹尖端至层理面距离的减小,爆生主裂纹尖端动态应力强度因子和裂纹扩展速度均逐渐减小,说明层理面对爆生主裂纹的扩展起阻碍作用,且夹角θ越大阻碍作用越明显。实验研究分析了不同角度层理构造缺陷对裂纹扩展规律的影响。

关键词：焦散线层理岩体爆炸荷载动态应力强度因子

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冻融循环条件下层理砂岩卸荷力学特性试验研究

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冰川冻土 2016年第4期38卷 1052-1058页

作者：王乐华姜照容李建林汤开宇金晶三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 广东省地质局第一地质大队广东珠海519000

研究层理砂岩在两种含水状态(自由饱水与真空饱水)、不同冻融循环次数(0次、20次、40次、80次、120次)条件下的三轴卸荷力学特性.研究表明:砂岩的强度随着冻融循环次数的增加而降低,真空饱水组的劣化程度较自由饱水组剧烈,外观损伤破坏... 详细信息

研究层理砂岩在两种含水状态(自由饱水与真空饱水)、不同冻融循环次数(0次、20次、40次、80次、120次)条件下的三轴卸荷力学特性.研究表明:砂岩的强度随着冻融循环次数的增加而降低,真空饱水组的劣化程度较自由饱水组剧烈,外观损伤破坏主要出现在岩样端部边缘和层理面附近.加载与残余变形阶段产生轴向应变;卸荷阶段,围压降低与变形增长具有良好的相关性,随着冻融次数增加,卸荷阶段应变量减少,冻融作用对卸荷效应更敏感.冻融次数对破坏模式的影响有一定规律但不显著,试样破坏以剪切破坏为主,但随着冻融次数的增加,张拉破坏有增强的趋势.

关键词：冻融卸荷含水状态冻融循环偏应力层理岩体

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层理产状对隧道施工爆破振动的影响规律研究

层理产状对隧道施工爆破振动的影响规律研究

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作者：吴超俊重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国基础建设的推进,爆破工程的应用越来越广泛,对爆破产生的毒气、振动、噪声等灾害控制成了一大热点,其中以应用萨道夫斯基公式对爆破振动预测和控制最为常见。而天然岩体在长期的地质运动中大多含有断层、层理、裂隙等缺陷,这些... 详细信息

随着我国基础建设的推进,爆破工程的应用越来越广泛,对爆破产生的毒气、振动、噪声等灾害控制成了一大热点,其中以应用萨道夫斯基公式对爆破振动预测和控制最为常见。而天然岩体在长期的地质运动中大多含有断层、层理、裂隙等缺陷,这些缺陷的存在将劣化岩体的强度、波阻抗、弹性模量、泊松比等物理参数,使岩体表现出非连续性与各向异性。岩体在爆破开挖时,岩体中的结构面对应力波产生反射、透射和吸收,严重的阻碍了应力波的扩散,加速了应力波的衰减。相比完整岩体,含结构面的岩体中萨道夫斯基公式将难以准确的对质点振动速度峰值进行预测,因此需要对公式进行优化使其更好的适用含结构面的地质环境。通过采用ANSYS/LS-DYNA大型有限元分析软件针对层理岩体建立简单的单孔爆破模型分析了层理倾角、层理厚度、层理组数和层理填充材料等因素对爆破应力波的传播影响规律和质点振速峰值变化规律对萨道夫斯基公式进行修正,结合重庆轨道交通涂山车站出入口隧道开挖爆破工程,采用数值分析和现场监测分析其修正公式的实用性,主要研究内容和结果:(1)应力波在结构面的透射率随着层理倾角的增大而减小。当层理倾角α≤30°时,应力波反射率随倾角的增加的而减小,α>30°时,反射率大小随倾角的增加而增大。相对于围岩,层理中填充材料越“软”对应力波的透射率越小而反射率则越大。层理组数和层理厚度与应力波的衰减度成正比,组数越多厚度越大对应力波的衰减越大。多组层理与单组层理的等效层理厚度相等时,单组层理对应力波的衰减小于多组层理。(2)结合层理倾角、层理厚度、层理组数和层理填充材料对应力波的传播影响,结合各工况中质点振动速度峰值的衰减率添加了层理对振速的影响因子ψ和各影响因素的相互作用下的修正系数η修正了萨道夫斯基公式得到:v=ηψK(Q1/3/R)α(3)结合涂山车站出入口暗挖段的爆破工程,将修正公式对质点振速峰值计算值与数值分析结果、爆破振动监测数据、修正前公式计算值进行对比分析,发现修正后的萨道夫斯基公式对质点振速计算值最接近监测结果。对比分析含层理围岩和完整岩体围岩两种工况中素填土动能,得到数值计算动能比值为0.71,修正公式代入动能计算公式中得到层理岩体中动能与完整岩体中动能比值约为0.77,两者结果比较接近。(4)利用ANSYS/LS-DYNA建立三维模型分析隧道开挖爆破时应力波在拱顶围岩和边墙围岩分布的差异,分析发现在爆心距相同的条件下,隧道边墙的振动速度要大于拱顶质点的振动速度。因此在隧道开挖爆破监测时不仅要监测隧道上方地表质点的振速,更要监测隧道周边边坡和既有隧道结构质点的振动速度。

关键词：层理岩体应力波爆破振速数值模拟萨道夫斯基公式

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