茅田界隧道變質砂巖動力響應特性研究.pdf

1、深埋長大的山嶺隧道，在爆破荷載作用下，掌子面附近圍巖會產(chǎn)生劇烈的振動，易誘發(fā)工程事故，影響工程的安全性。研究巖體的動力響應特征可以在一定程度上預測工程災害，避免不必要的經(jīng)濟損失。本文以二廣高速公路茅田界隧道為工程依托，開展變質砂巖峰前卸圍壓及聲發(fā)射試驗，并采用ANSYS/LS-DYNA軟件進行爆破荷載作用下的數(shù)值模擬工作，對茅田界隧道變質砂巖的動力響應特性進行分析研究。
　　首先，本文簡單闡述了巖石的爆破機理、巖體動力擾動特性及等

2、效數(shù)值模擬的方法等基本內容。結合峰前卸圍壓試驗，研究了茅田界隧道變質砂巖破壞特征。試驗結果表明：圍壓可以有效抑制巖樣的破壞，提高巖樣的承載力；高卸荷速率下巖樣的破壞存在突然性，巖樣表現(xiàn)出更強的脆性破壞特征，同時巖樣的極限儲能降低。
　　其次，開展掏槽孔塑性區(qū)擴展的研究，確定掏槽孔合理的裝藥集度為0.54 kg/m，進而確定茅田界隧道III級圍巖光面爆破的設計參數(shù)。通過定義不同初始時刻的荷載子步實現(xiàn)微差起爆的效果，驗證了光面爆破參數(shù)

3、的合理性。
　　最后，采用ANSYS/LS-DYNA軟件，分析了茅田界隧道變質砂巖動力響應的基本規(guī)律。數(shù)值模擬結果表明：質點振動方向與應力波傳播方向一致時，主頻要高于其他方向的振動主頻，且主頻隨位移變化的靈敏度較低；質點的峰值振速、質點的峰值位移和拱頂?shù)谝恢鲬Ψ逯稻憩F(xiàn)出隨著爆源距的增大而減小的特征；拱頂至邊墻底部的第一主應力由主拉應力向主壓應力轉化；茅田界隧道III級圍巖的合理爆破進尺為3~4m；隧道掌子面1m范圍內的巖體動力