深埋隧洞岩石爆破破碎演化机制与钻爆优化设计

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随着人类对资源的需求增加和对地下空间利用加大,地下工程建设逐渐往深部岩体扩展。在采用钻爆法开挖深部岩体时,由于岩体受到高地应力的作用,使得深部岩体在爆炸荷载作用下损伤演化机理与无地应力作用下的岩体损伤演化机理发生不同。研究深埋隧洞岩石爆破破碎演化机制与钻爆优化设计,有助于深入理解深部岩体的开挖破碎过程,同时钻爆优化设计可以使得深部岩体爆破开挖顺利进行,使得钻爆法更好的应用于深部岩体工程建设。目前对深部岩体周边孔爆破损伤机制有较多的研究,对掏槽爆破和崩落孔爆破研究较少,本文将对深部岩体掏槽爆破和崩落孔爆破损伤演化机制进行研究。深埋圆形隧洞在掏槽爆破开挖过程,岩体处于动静耦合荷载作用,为研究其损伤演化过程,建立岩体损伤模型,并作为自定义模型嵌入到LS-DYNA软件中,研究岩体的损伤演化过程。根据研究结果表明:岩体的破坏是由冲击波、应力波、叠加应力波、反射拉伸波造成的;地应力的抵抗性和损伤的各向异性是导致深部岩体掏槽爆破开挖出现困难的主要原因。为了解决深埋圆形隧洞掏槽爆破开挖困难问题,采用LS-DYNA软件中的RHT损伤模型模拟掏槽爆破设计。为将其应用于深部隧洞的掏槽爆破优化设计研究,对其模型参数进行确定。根据确定的模型参数,对带有不同大小抵抗线的掏槽孔及辅助掏槽孔进行数值模拟。通过模拟,分析了造成掏槽爆破开挖困难的原因,以及用于克服掏槽爆破开挖困难的优化掏槽爆破设计办法。在深埋隧洞掏槽爆破开挖后,应变能将发生聚集,当聚集的能量超过岩体的储能极限后,应变能将发生释放和转移此时,深埋隧洞崩落孔爆破会出现好爆的现象。为了研究崩落孔爆破开挖深埋隧洞损伤机理,从能量的角度去研究具有合理性。本文基于JH2模型建立JHR能量型损伤模型,去研究崩落孔爆破开挖深埋隧洞岩体损伤演化机制。根据研究结果表明,岩体的破坏是由冲击波、应力波、叠加应力波、反射拉伸波造成的;高地应力岩体卸荷对岩体开挖起到诱导破碎作用;储能极限大小和损伤各向异性是影响深部岩体易爆的主要原因。
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