茅田界隧道變質(zhì)砂巖動(dòng)力響應(yīng)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(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，易誘發(fā)工程事故，影響工程的安全性。研究巖體的動(dòng)力響應(yīng)特征可以在一定程度上預(yù)測工程災(zāi)害，避免不必要的經(jīng)濟(jì)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(zhì)砂巖峰前卸圍壓及聲發(fā)射試驗(yàn)，并采用ANSYS/LS-DYNA軟件進(jìn)行爆破荷載作用下的數(shù)值模擬工作，對茅田界隧道變質(zhì)砂巖的動(dòng)力響應(yīng)特性進(jìn)行分析研究。
　　首先，本文簡單闡述了巖石的爆破機(jī)理、巖體動(dòng)力擾動(dòng)特性及等

2、效數(shù)值模擬的方法等基本內(nèi)容。結(jié)合峰前卸圍壓試驗(yàn)，研究了茅田界隧道變質(zhì)砂巖破壞特征。試驗(yàn)結(jié)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(qiáng)的脆性破壞特征，同時(shí)巖樣的極限儲能降低。
　　其次，開展掏槽孔塑性區(qū)擴(kuò)展的研究，確定掏槽孔合理的裝藥集度為0.54 kg/m，進(jìn)而確定茅田界隧道III級圍巖光面爆破的設(shè)計(jì)參數(shù)。通過定義不同初始時(shí)刻的荷載子步實(shí)現(xiàn)微差起爆的效果，驗(yàn)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(zhì)砂巖動(dòng)力響應(yīng)的基本規(guī)律。數(shù)值模擬結(jié)果表明：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與應(yīng)力波傳播方向一致時(shí)，主頻要高于其他方向的振動(dòng)主頻，且主頻隨位移變化的靈敏度較低；質(zhì)點(diǎn)的峰值振速、質(zhì)點(diǎn)的峰值位移和拱頂?shù)谝恢鲬?yīng)力峰值均表現(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(yīng)力由主拉應(yīng)力向主壓應(yīng)力轉(zhuǎn)化；茅田界隧道III級圍巖的合理爆破進(jìn)尺為3~4m；隧道掌子面1m范圍內(nèi)的巖體動(dòng)力