抗爆洞室不同部位預(yù)應(yīng)力錨索受力特征研究.pdf

1、為研究集中裝藥爆炸條件下抗爆洞室不同部位的3種結(jié)構(gòu)形式(自由式、全長(zhǎng)粘結(jié)式和半全長(zhǎng)粘結(jié)式)預(yù)應(yīng)力錨索受力特征，在“巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置”上進(jìn)行了錨固洞室抗爆性能的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)。運(yùn)用有限差分顯式軟件分析了預(yù)應(yīng)力錨索抗爆加固效果，對(duì)抗爆洞室不同部位預(yù)應(yīng)力錨索受力特征進(jìn)行了深入地分析，針對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索加固設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn)。最后給出了洞室錨固體動(dòng)態(tài)響應(yīng)解析解，并提出相應(yīng)工程建議。主要工作內(nèi)容如下：
　　 1.基于模型相似

2、理論基本原理，以及抗爆結(jié)構(gòu)錨固洞室模型試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容、試驗(yàn)簡(jiǎn)化假設(shè)條件，確定了模擬巖體、錨索與注漿體材料力學(xué)參數(shù)以及模型洞室尺寸，簡(jiǎn)要說(shuō)明了試驗(yàn)裝置組成與功能指標(biāo)，概述了模型巖體和模擬錨索的制作、安裝工藝以及相關(guān)模型試驗(yàn)技術(shù)，著重從壓力傳感器、加速度傳感器、相對(duì)位移傳感器、錨索張力傳感器、錨索體軸向變形測(cè)試方面說(shuō)明了動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)中傳感器技術(shù)。從洞室拱部脫落面積統(tǒng)計(jì)、洞室破壞錄像等觀察角度更全面、更形象地描述錨固洞室抗常規(guī)武器加固效果。

3、r>　　 2.通過(guò)3組抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)，分析了爆炸荷載作用下洞室圍巖介質(zhì)壓力、洞室頂?shù)紫鄬?duì)位移、洞壁表面應(yīng)變和頂?shù)装寮铀俣鹊臅r(shí)程曲線，研究了預(yù)應(yīng)力錨索加固洞室的抗爆性能，擬合出自由場(chǎng)壓應(yīng)力峰值衰減公式以及地沖擊波傳播速度。記錄了不同試驗(yàn)方案下的拱頂及邊墻部位上預(yù)應(yīng)力錨索索端張力及內(nèi)錨固段軸應(yīng)變時(shí)程，著重分析了頂爆條件下預(yù)應(yīng)力錨索的動(dòng)力響應(yīng)和破壞機(jī)理。
　　 3.采用有限差分軟件FLAC3D分別建立了自由式預(yù)應(yīng)力錨索加固洞室的分

4、析模型，探討了爆腔-圍巖-結(jié)構(gòu)相互作用模型數(shù)值分析方法，并對(duì)比模型試驗(yàn)成果進(jìn)行計(jì)算可靠性分析。結(jié)果表明：在動(dòng)力分析模塊模型中預(yù)留球形爆腔并施加初始法向應(yīng)力方式可以模擬炸藥爆炸效果；霍克-布朗模型可以用在動(dòng)力模塊分析素混凝土動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題，且較符合實(shí)際；通過(guò)施加靜態(tài)邊界條件較符合抗爆結(jié)構(gòu)洞室小型模型分析；單元網(wǎng)格長(zhǎng)度選擇最高頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的1/10，盡量保證網(wǎng)格劃分充分均勻；重力作用實(shí)現(xiàn)是按重力加速度以動(dòng)力荷載方式加入到計(jì)算模型中的；采用瑞

5、利阻尼可以考察爆炸波傳播影響過(guò)程。
　　 4.利用數(shù)值試驗(yàn)研究了洞室不同部位上自由式錨索、全長(zhǎng)粘結(jié)式錨索和半全長(zhǎng)粘結(jié)式預(yù)應(yīng)力錨索的受力特征。針對(duì)粘結(jié)式錨索加固參數(shù)(內(nèi)錨固長(zhǎng)度、注漿體與錨索彈性模量、錨索間距和布置方式)進(jìn)行了多組數(shù)值試驗(yàn)，獲得了半粘結(jié)式預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)參數(shù)的合理值范圍，為工程設(shè)計(jì)提供參考。
　　 5.簡(jiǎn)述了應(yīng)力脈沖在兩種介質(zhì)傳播以及自由分界面時(shí)反射與折射的基本概念。依據(jù)行波能量吸收方法推導(dǎo)出了錨桿受爆炸波沖