柱狀節(jié)理巖體爆破開挖松動(dòng)數(shù)值模擬

為研究爆破振動(dòng)對(duì)隧道開挖的影響,采用數(shù)值模擬的方法得到了全斷面爆破開挖時(shí)的壓力場和速度場。分析結(jié)果表明:最大振動(dòng)速度在拱頂?shù)拇怪狈较蚝推鸸疤幍乃椒较蛏铣霈F(xiàn),因此該處的圍巖也最容易發(fā)生破壞;爆破產(chǎn)生的徑向方向的應(yīng)力大于切向方向的應(yīng)力;隧道圍巖首先是承受壓力,而后承受拉力;拱頂垂直方向的振動(dòng)速度遠(yuǎn)大于直墻方向,而拱頂?shù)乃秸駝?dòng)速度很小,這對(duì)于具有水平層理的巖體是十分不利的,容易導(dǎo)致層間的分離和破壞。。數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐具有重要的意義。

以深圳安托山安巒公館基坑爆破開挖工程為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬方法分析了爆破振動(dòng)傳播途徑中距離爆源不同距離處的振動(dòng)速度,以及大斷面、小斷面隧道襯砌振動(dòng)速度的分布情況。結(jié)果表明：在距離地鐵40m以內(nèi)爆破施工時(shí)應(yīng)采取減震措施;地鐵隧道迎爆側(cè)的水平和豎向振動(dòng)速度要大于非迎爆側(cè),隧道襯砌最大振動(dòng)速度在迎爆側(cè)拱頂和拱腳,爆破施工過程中應(yīng)對(duì)隧道迎爆側(cè)重點(diǎn)監(jiān)測和防護(hù);隧道斷面對(duì)水平和豎向振動(dòng)速度均有放大作用。

我國南北貨物的發(fā)展主要通過鐵路的運(yùn)輸,這項(xiàng)交通方式是我國對(duì)貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞?這些年來我國的鐵路發(fā)展已經(jīng)獲得了飛速的提高。下面我們通過對(duì)隧道施工的的實(shí)際設(shè)施為背景,對(duì)隧道施工的爆破指數(shù)進(jìn)行了分析簡介了整個(gè)爆破過程的模擬方法,并對(duì)這個(gè)過程中產(chǎn)生的震動(dòng)效應(yīng)所產(chǎn)生的數(shù)值記錄作出了有效的模擬分析。

采用非線性動(dòng)態(tài)有限元軟件dyna2d,對(duì)巖溶區(qū)爆破開挖對(duì)隧道圍巖產(chǎn)生的損傷破壞情況進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。模擬結(jié)果顯示,當(dāng)隧道附近溶洞的位置、形狀以及溶洞內(nèi)介質(zhì)不同時(shí),爆破開挖會(huì)對(duì)隧道圍巖產(chǎn)生不同的損傷。本文根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況,分情況對(duì)巖溶區(qū)隧道爆破開挖產(chǎn)生的損傷破壞進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得出了不同情況下的隧道損傷控制重點(diǎn),對(duì)現(xiàn)場施工具有重要的參考價(jià)值。

結(jié)合小凈距隧道爆破開挖的實(shí)際情況,利用ansys數(shù)值模擬的方法對(duì)由于后修隧道周邊眼爆破引起先修隧道的振動(dòng)進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明:在爆炸荷載作用下,先修隧道初期支護(hù)在爆炸后短時(shí)間內(nèi)內(nèi)力達(dá)到最大,但隨后衰減很快;先修隧道迎爆側(cè)拱腳和邊墻腳的振動(dòng)速度最大,是爆破控制的薄弱部位,在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)該部位的監(jiān)控量測。其研究結(jié)果對(duì)指導(dǎo)隧道工程施工爆破和保證先修隧道安全起到了重要作用,對(duì)相似工程也具有一定的參考價(jià)值。

采用數(shù)值模擬技術(shù)預(yù)估巖體開裂深度及爆破損傷影響范圍對(duì)工程設(shè)計(jì)可以起到事先指導(dǎo)作用,對(duì)施工安全具有重大意義,其中科學(xué)的、合理的損傷模型及迭代計(jì)算方法是關(guān)鍵?；趂lac3d程序的用戶自定義本構(gòu)模塊,將考慮累積應(yīng)變和荷載作用時(shí)間的yang-liu率相關(guān)動(dòng)力損傷模型與mohr-coulomb彈塑性本構(gòu)進(jìn)行耦合,將圍巖破壞過程中的損傷特性反映在荷載增量迭代計(jì)算中,形成了彈塑性動(dòng)力損傷本構(gòu)模型,詳細(xì)推導(dǎo)了損傷應(yīng)力修正迭代計(jì)算方法。對(duì)一圓形隧道爆破開挖進(jìn)行模擬,探討了爆破誘發(fā)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)衰減特征及圍巖損傷分布規(guī)律。分析結(jié)果表明,爆破產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值與其所造成的損傷具有很好的相關(guān)性。該爆破損傷模型及模擬方法可以為類似工程提供一定參考。

從爆破施工的特點(diǎn)入手,對(duì)小間距隧道在采用典型雙側(cè)導(dǎo)坑法時(shí)的爆破施工動(dòng)力效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,給出了爆破施工在已有洞室周邊產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)的一般規(guī)律,指出在爆破(后開挖洞室)開挖影響區(qū)以內(nèi),合理確定已有洞室二次襯砌施作時(shí)間的重要性,并給出了爆破施工對(duì)已有洞室穩(wěn)定性影響較大的關(guān)鍵開挖位置。研究表明,爆破動(dòng)載荷對(duì)小間距隧道圍巖穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為爆炸應(yīng)力波造成圍巖臨空面的反射拉伸破壞,破壞較嚴(yán)重的是已有洞室的迎爆墻、拱腳、拱頂?shù)炔课?。所得結(jié)論對(duì)小間距隧道爆破施工有一定的參考價(jià)值。

在巖溶地區(qū)采用鉆爆法進(jìn)行隧道開挖施工,溶洞的存在對(duì)隧道爆破開挖安全有直接影響,嚴(yán)重者會(huì)造成塌方、傷亡等重大事故.以圓梁山隧道巖溶地形為背景,采用dyna-2d軟件數(shù)值模擬了層狀巖溶地區(qū)的既有溶洞對(duì)隧道爆破開挖的影響,并結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)行了研究.研究結(jié)果表明,當(dāng)溶洞與隧道處于不同空間位置關(guān)系時(shí),隧道爆破開挖時(shí)的應(yīng)力將重新分布,在隧道拱頂、直墻和墻腳不同位置會(huì)出現(xiàn)破壞危險(xiǎn)區(qū)域.結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)行的數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場隧道破壞狀況一致,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性,為隧道施工提供了參考依據(jù).

松嶺隧道的爆破開挖技術(shù)——根據(jù)松嶺隧道的工程特點(diǎn)及隧道施工的復(fù)雜性，闡述了隧道開挖的減振爆破控制技術(shù)和隧道開挖的方法，以及施工量測和振速監(jiān)測技術(shù)在隧道開挖過程中的應(yīng)用。

在總結(jié)國內(nèi)外水利水電工程涉及柱狀節(jié)理巖體工程問題的基礎(chǔ)上,根據(jù)我國擬建的白鶴灘水電站工程不規(guī)則柱狀節(jié)理巖體現(xiàn)場勘測和測試結(jié)果,對(duì)柱狀節(jié)理巖體的分類方法進(jìn)行了探討,提出了柱狀鑲嵌塊狀結(jié)構(gòu)和柱狀鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)的分類方法。應(yīng)用巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)的rmr法和gsi法對(duì)白鶴灘水電站兩類柱狀節(jié)理巖體進(jìn)行了分析,并與美國漢佛德玄武巖核廢料埋藏工程柱狀節(jié)理巖體分類實(shí)例進(jìn)行了對(duì)比。研究表明,rmr法和gsi法能較好地反映白鶴灘柱狀節(jié)理巖體的工程力學(xué)特性。

介紹了湖南耒陽市耒中水電站在巖體極為破碎軟弱的情況下所采取的爆破開挖措施,其經(jīng)驗(yàn)可供類似工程參考

遵義縣鴨溪鎮(zhèn)南片區(qū)道路工程 山體爆破開挖方案 第一章編制依據(jù)及編制原則 一、編制依據(jù) 1、根據(jù)遵義市交通勘察設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)的《遵義縣鴨溪鎮(zhèn)南片區(qū)道路施工 圖》。 2、根據(jù)《爆破安全規(guī)程》。 3、根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖測量放樣確認(rèn)爆破區(qū)。 第二章工程概況 一、工程概況 遵義縣鴨溪鎮(zhèn)南片區(qū)道路工程，由迎賓大道起于在建的杭瑞高速公路鴨溪立 交連接線起點(diǎn)k0+000處，順接鴨溪互通連接線，與規(guī)劃的酒業(yè)大道形成“十” 字形平交，終點(diǎn)位于已建設(shè)好的內(nèi)環(huán)路，與內(nèi)環(huán)平交，道路長度0.265395km； 鴨溪鎮(zhèn)大嵐路南段起于規(guī)劃的酒業(yè)大道k0+289.304處，與酒業(yè)大道平交，終點(diǎn)位 于已建設(shè)好的內(nèi)環(huán)路，大嵐路南段道路長度0.309941km商業(yè)步行街起于迎賓大 道k0+150處，與迎賓大道平交，經(jīng)大嵐路（與大嵐路平交），終點(diǎn)位于已建設(shè)好 的黎明路，道路長度0.327994km；三條道路合計(jì)

羅南大道擴(kuò)建工程是在原羅南大道旁進(jìn)行拓寬,本工程標(biāo)段內(nèi)有兩座山體,部分山體需要爆破。爆破施工要考慮爆破震動(dòng)對(duì)鐵塔的影響和爆破飛石對(duì)公路上的車輛行駛的安全以及高壓線的安全,對(duì)此作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明,確保該項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

[重慶]山區(qū)場地土石方露天淺眼松動(dòng)爆破開挖施工方案——三、石方開挖　　石方爆破采取淺孔，密布，少藥的松動(dòng)爆破，爆破分臺(tái)階進(jìn)行。爆破后的大塊石料采取炮機(jī)破碎，然后挖掘機(jī)裝載上車，自卸車運(yùn)輸至棄渣場。房屋和車庫預(yù)留基底高程以上0.5米石方和預(yù)留車庫...

白鶴灘水電站壩基的柱狀節(jié)理玄武巖具有明顯的卸荷損傷特性。為研究這類特殊巖體的卸荷損傷規(guī)律,通過變形試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)獲取卸荷過程中柱狀節(jié)理剛度和強(qiáng)度的定量表達(dá)式,并結(jié)合離散元方法提出了一種考慮巖體卸荷損傷的數(shù)值算法。在此基礎(chǔ)上,建立了柱狀節(jié)理玄武巖的離散元數(shù)值模型,開展開挖卸荷過程中柱狀節(jié)理玄武巖力學(xué)特性的損傷規(guī)律研究。數(shù)值結(jié)果表明:巖體卸荷參量從6.0mpa卸載到1.0mpa的過程中,柱狀節(jié)理玄武巖豎直向和水平向的彈性模量分別降低64.8%和86.3%;黏聚力分別降低18.3%和46.1%;內(nèi)摩擦角分別降低8.4%和64.7%;柱狀節(jié)理玄武巖具有顯著的卸荷損傷特性,在開挖卸荷過程中變形參數(shù)和強(qiáng)度參數(shù)均有較大幅度的降低,且水平方向的降低程度大于豎直方向。研究成果可為工程開挖方式和支護(hù)形式的選取提供有益參考。

柱狀節(jié)理通常指發(fā)育于玄武巖中呈規(guī)則的四方、五方、六方棱柱體形態(tài)的原生張性破裂結(jié)構(gòu)面。近年來,相繼在浙江、吉林等地的酸性超淺成侵入巖、噴出巖及火山碎屑巖中發(fā)現(xiàn)了典型的柱狀節(jié)理構(gòu)造,對(duì)傳統(tǒng)的柱狀節(jié)理的成因提出了質(zhì)疑。本文以浙江臨海桃渚、衢州湖南鎮(zhèn)和吉林四平等地的酸性熔巖中發(fā)育的柱狀節(jié)理為例,分析了其地質(zhì)特征、科學(xué)意義和所賦存的景觀資源及其旅游價(jià)值。

白鶴灘水電站左岸壩基邊坡柱狀節(jié)理玄武巖出露且易松弛,對(duì)邊坡安全穩(wěn)定影響較大。為了解壩基柱狀節(jié)理玄武巖在爆破開挖后松弛深度的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢,以壩基650~660m高程邊坡柱狀節(jié)理試驗(yàn)區(qū)為研究對(duì)象,利用聲波孔檢測不同區(qū)域、不同支護(hù)條件下巖體松弛深度。通過分析檢測成果得出如下結(jié)論:地質(zhì)條件對(duì)柱狀節(jié)理玄武巖的松弛深度有影響;預(yù)應(yīng)力錨桿在一定時(shí)間內(nèi)能壓密松弛巖體,其防松弛作用好于砂漿錨桿。

“柱狀節(jié)理玄武巖工程特性研究”項(xiàng)目2013年底通過中國水電工程顧問集團(tuán)有限公司驗(yàn)收。會(huì)議驗(yàn)收認(rèn)為．該項(xiàng)研究解決了白鶴灘水電站設(shè)計(jì)重大關(guān)鍵技術(shù)難題．經(jīng)濟(jì)效益顯著。具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

羅南大道擴(kuò)建工程是在原羅南大道旁進(jìn)行拓寬,本工程標(biāo)段內(nèi)有兩座山體,部分山體需要爆破。爆破施工要考慮爆破震動(dòng)對(duì)鐵塔的影響和爆破飛石對(duì)公路上的車輛行駛的安全以及高壓線的安全,對(duì)此作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明,確保該項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

在白鶴灘導(dǎo)流洞柱狀節(jié)理玄武巖已開挖施工的洞段,出現(xiàn)多處局部巖體松弛破裂和垮塌現(xiàn)象。經(jīng)深入研究玄武巖柱狀節(jié)理變形特性,根據(jù)對(duì)開挖、支護(hù)階段圍巖變形、錨桿應(yīng)力、松弛深度檢測的成果,對(duì)比分析開挖階段圍巖變形差異,提出了支護(hù)方式與時(shí)機(jī)選擇,為導(dǎo)流洞的開挖與支護(hù)提供了技術(shù)支撐。

柱狀節(jié)理巖體作為一種特殊的巖體,地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與常見巖體有很大不同。柱狀節(jié)理面起伏、不規(guī)則,柱體斷面不規(guī)則且切割不完全,柱體內(nèi)隱裂隙發(fā)育、變形模量較低,層間層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶發(fā)育,變形及抗剪強(qiáng)度均較低,部分巖性段還存在劈理密集帶。作為拱壩的壩基巖體,要求有足夠的承載力和穩(wěn)定性,由于柱狀節(jié)理巖體特殊的巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征等,應(yīng)充分了解柱狀節(jié)理玄武巖、弱風(fēng)化下段弱卸荷巖體、層間層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶、斷層影響帶等經(jīng)灌漿處理后其整體性、剛度和強(qiáng)度的提高幅度及相應(yīng)的巖體力學(xué)參數(shù),為加大基礎(chǔ)抗變形能力、提高結(jié)構(gòu)面抗剪抗?jié)B能力,有必要對(duì)壩基開展固結(jié)灌漿試驗(yàn),研究論證灌后巖體作為拱壩基礎(chǔ)的可行性和可靠性,為壩區(qū)巖體固結(jié)灌漿的合理設(shè)計(jì)和確定施工參數(shù)提供參考。

本文以某工程為例，簡要介紹了其標(biāo)段內(nèi)的爆破設(shè)計(jì)、施工和安全防護(hù)措施與安全應(yīng)急預(yù)案的設(shè)立，具有一定參考意義。