大跨度隧道台阶法爆破开挖进尺研究

摘要

本文主要采用现场实测试验与数值模拟相结合的手段，以江北区万兴路隧道为工程背景，通过现场监控量测、理论原理分析、数据分析整理和数值模拟研究，研究大跨度隧道台阶法施工时，其上台阶爆破进尺对隧道开挖的安全性影响。主要研究内容如下:
　　1、根据万兴路隧道工程的现场监测数据，得到台阶法施工下隧道上台阶爆破监控数据的实测值。利用回归分析得出该爆破工况下振速和爆心距的V-R曲线，为后期类似工况下大跨度隧道台阶法爆破施工提供工程依据。
　　2、对不同工况下大跨度隧道台阶法开挖模拟，分析大跨度隧道台阶法爆破施工中上台阶初期支护质点的爆破振动规律。结果表明上台阶爆破进尺越大，关键点的爆破振动峰值越大。
　　3、分析初期支护质点在爆破过程中的振动响应规律，综合考虑隧道结构的安全状况、隧道施工的安全和经济成本等因素，提出大跨度万兴路隧道上台阶爆破施工，在Ⅲ、Ⅳ级围岩时，其最优开挖进尺为2m;在Ⅴ级围岩时，隧道最优开挖进尺为1.5m。
　　4、根据模拟隧道上台阶爆破进尺为1.5m的应力分析，验证该进尺下大跨度隧道台阶法施工上台阶初期支护结构的稳定性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 大跨度公路隧道的施工方法

1．2．2 爆破理论模型发展历程

1．2．3 爆破振动衰减规律研究

1．3 论文研究的内容及研究路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究手段及研究路线

第二章 爆破振动理论及传播特性

2．1 引言

2．2 岩体爆破的破坏特性

2．2．1 无限岩石中炸药的爆破作用

2．2．2 临近自由面条件下炸药的爆破作用

2．2．3 隧道爆破中岩石的破碎机理

2．3 爆破应力波传播特征

2．3．1 应力波的类型及其特点

2．3．2 爆破应力波的传播与类型

2．4 爆破应力波强度的影响因素

2．5 爆破影响安全判据

2．5．1 岩石与隧道爆破振动安全判据

2．5．2 其他爆破振动判据

2．6 本章小结

第三章 万兴路大跨度隧道台阶法爆破振动监测与分析

3．1 工程概况

3．2 工程地质条件

3．2．1 地形地貌

3．2．2 地层岩性

3．2．3 地质构造

3．3 大跨度隧道台阶法爆破施工方案

3．3．1 大跨度隧道台阶法爆破设计

3．3．2 隧道台阶法爆破方案

3．4 现场测点布置及实验方案

3．5 现场监控数据及处理

3．5．1 测试设备的选取

3．5．2 测点布置及数据的采集

3．5．3 监测数据的分析

3．6 本章小结

第四章 大跨度隧道台阶法施工爆破开挖模拟

4．1 有限元理论及MIDAS／GTS NX简介

4．1．1 有限单元法理论基础

4．1．2 MIDAS／GTS NX有限元软件的特点

4．2 大跨度隧道台阶法爆破模型

4．2．1 模型尺寸

4．2．2 参数选取

4．2．3 地基反力系数与阻尼

4．2．4 爆破荷载波形与加载时间的确定

4．2．5 特征值分析

4．2．6 时程分析(直接积分法)

4．3 不同围岩级别台阶法爆破开挖进尺研究

4．3．1 Ⅲ级围岩上台阶爆破开挖进尺研究

4．3．2 Ⅳ级围岩上台阶爆破开挖进尺研究

4．3．3 Ⅴ级围岩上台阶爆破开挖进尺研究

4．4 上台阶爆破开挖振速影响分析

4．5 上台阶爆破开挖应力振动响应

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 对未来的展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果