聚能水壓光面爆破在隧道中的應(yīng)用,碩士論文

聚能水壓光面爆破在隧道中的應(yīng)用,碩士論文本文以杭州市某隧道為工程背景，采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)相結(jié)合的研究手段對(duì)大斷面聚能水壓光面爆破的機(jī)理與效果進(jìn)行了深切進(jìn)入的研究，主要研究成果有：〔1〕基于ANSYS/LS-DYNA建立單孔爆破幾何模型，當(dāng)炮孔直徑為4.8cm，藥卷直徑為3.2cm，PVC管密度為1.43g/cm3時(shí)，當(dāng)聚能管切縫寬度為4mm時(shí)，切縫口處炮孔壁應(yīng)力最大，講明最優(yōu)切縫寬度為4mm；當(dāng)聚能管壁厚為3mm時(shí)，切縫口處炮孔壁應(yīng)力最大，講明最優(yōu)壁厚為3mm；當(dāng)聚能管與炸藥耦合破巖效率高于聚能管與炸藥不耦合?！?〕基于雙孔無(wú)聚能管數(shù)值模擬以及雙孔有聚能管〔華而不實(shí)聚能管外徑為4cm，壁厚為2mm〕數(shù)值模擬，當(dāng)炮孔直徑為4.8cm，藥卷直徑為3.2cm，PVC管密度為1.43g/cm3時(shí)，沒(méi)有聚能管的藥卷起爆后應(yīng)力波以同心圓的形式均勻向外傳播；而套有聚能管的藥卷起爆后優(yōu)先從切縫處產(chǎn)生聚能射流到達(dá)炮孔外表，產(chǎn)生應(yīng)力集中，為生成初始裂縫提供了先期必備條件?！?〕隧道周邊眼相鄰炮孔同時(shí)起爆時(shí)，聚能爆破加強(qiáng)了炮孔連線處應(yīng)力場(chǎng)的疊加作用，約為無(wú)聚能管爆破時(shí)的1.4倍，有利于炮孔間貫穿裂縫的構(gòu)成?！?〕通過(guò)聚能水壓光面爆破的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，聚能水壓光面爆破時(shí)最大超挖量較前期傳統(tǒng)爆破超挖量減少25%；聚能水壓光面爆破的平均超挖面積較前期傳統(tǒng)爆破減少46.8%，聚能水壓光面爆破較傳統(tǒng)光面爆破掘進(jìn)經(jīng)過(guò)中每延米減少濕噴混凝土用量3.2m3?！?〕由于水袋中水水楔效應(yīng)和水霧化作用，爆破后空氣中的粉塵含量大大降低，空氣質(zhì)量提高，保障了施工人員的身體健康，爆破后通風(fēng)時(shí)間由原先的40min減少到30min，減少了碎渣的大塊率，便于出渣時(shí)的裝運(yùn)，減少了工時(shí)消耗，勞動(dòng)率明顯提高?！?〕采用水壓聚能光面爆破后，單循環(huán)周邊眼數(shù)量減少10%，雷管消耗減少10%，炸藥消耗減少27%，聚能水壓光面爆破較傳統(tǒng)光面爆破每延米合計(jì)節(jié)省1589元，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。5.2瞻望當(dāng)前國(guó)內(nèi)光面爆破控制技術(shù)應(yīng)用前景良好，在隧道掘進(jìn)工程中，優(yōu)勢(shì)突出，尤其是聚能爆破的應(yīng)用，將推動(dòng)將來(lái)的光面爆破技術(shù)向低超欠挖、高精度控制的方向發(fā)展。固然本文以理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合研究了聚能水壓光面爆破新技術(shù)，并獲得了具有實(shí)用價(jià)值的研究成果。但由于時(shí)間緊迫以及地下工程地質(zhì)狀況和隧道巖體實(shí)際受力的復(fù)雜性，作者的學(xué)術(shù)研究水平有限，在研究方式方法和基本理論上仍存在很多尚待完善的地方，本人以為存在下面幾點(diǎn)需作進(jìn)一步的研究：〔1〕本文數(shù)值模擬是建立在假定周邊眼周圍巖體沒(méi)有裂紋的基礎(chǔ)上，分析結(jié)果的可靠性取決于介質(zhì)的假定和物理參數(shù)的選取，隧道圍巖本身的復(fù)雜性無(wú)法定量描繪敘述，不可能如實(shí)反映巖體實(shí)際的力學(xué)狀態(tài)?！?〕本文僅研究了隧道周邊眼的聚能水壓爆破，沒(méi)有對(duì)隧道掏槽眼、輔助眼以及底眼進(jìn)行聚能水壓爆破或單純添加水袋的水壓爆破進(jìn)行研究，沒(méi)有進(jìn)一步減少炸藥量以及其他炮孔裝藥構(gòu)造的優(yōu)化。參考文獻(xiàn)[1]朱永全，宋玉香.隧道工程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.[2]洪開(kāi)榮.我們國(guó)家隧道及地下工程近兩年的發(fā)展與瞻望[J].隧道建設(shè),2021,37(02):123-134.[3]崔年治,劉維寧.再論隧道超欠挖的分析與檢測(cè)[J].當(dāng)代隧道技術(shù),2001,(06):10-13.[4]鐘放平.公路隧道超欠挖原因分析及控制措施[J].西部探礦工程,2007,(12):172-173.[5]蔡福廣.光面爆破新技術(shù)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1994.[6]蒲傳金,郭學(xué)彬,肖正學(xué),等.巖土控制爆破的歷史與發(fā)展現(xiàn)在狀況[J].爆破,2008，25(03):42-46.[7]張志呈,肖正學(xué).巖石淺孔爆破的斷裂控制方式方法[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2000,20(6):37-40.[8]ReveryGF.Effectsandcontrolofoverbreakinundergroundminingn[J].MiningEngineering,1998,50(8):63-67.[9]程光明.隧道爆破方案優(yōu)化設(shè)計(jì)控制超欠挖的研究[D].重慶交通大學(xué),2021.[10]楊戰(zhàn)標(biāo),張波.大斷面硬巖巷道聚能爆破快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用[J].煤炭工程,2020,45(11):40-41,44.[11]王勵(lì)自.聚能裝藥對(duì)巖土介質(zhì)侵徹機(jī)理研究與分析[D].西南交通大學(xué),2002.[12]何廣沂,段昌炎,荊山,王太超.節(jié)能環(huán)保工程水壓爆破研究與應(yīng)用[J].中國(guó)工程科學(xué),2003,5(09):43-48.[13]韓攀攀.水平巖層隧道超欠挖控制技術(shù)與長(zhǎng)大公路隧道輔助坑道設(shè)置的研究[D].北京交通大學(xué),2020.[14]姚毅.隧道掘進(jìn)水壓爆破效果顯著[J].工程爆破,2018,15(04):95.[15]HenryMohaupt.ShapeChargesangwareads[M].NewJersey,Inc.,EnglewoodCliffs,1966.[16]呂鵬飛.聚能爆破煤體增透及裂隙生成機(jī)理研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京),2020.[17]李林.東鞍山鐵礦聚能不耦合裝藥預(yù)裂爆破試驗(yàn)研究[D].遼寧科技大學(xué),2020.[18]謝華剛.復(fù)合型切縫藥包控制爆破應(yīng)用分析[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2021.[19]劉曉偉,張力.線性聚能爆破技術(shù)在隧道光面(預(yù)裂)爆破施工及經(jīng)濟(jì)效果分析[J].河北農(nóng)機(jī),2021(09):46-47.[20]江杰才,崔建井.聚能管在光面爆破中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2001,20(10):18-19.[21]秦健飛.聚能預(yù)裂(光面)爆破技術(shù)[J].工程爆破,2007,13(02):19-24.[22]劉第海,文德鈞,佟錦岳.聚能預(yù)裂爆破技術(shù)[J].爆破,2000,17(S1):92-96.[23]朱飛昊,劉澤功,高魁,劉健.構(gòu)造帶內(nèi)巷道定向聚能爆破掘進(jìn)圍巖損傷特征試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2021,37(09):2037-2047.[24]郭德勇,趙杰超,張超,朱同功.煤層深孔聚能爆破控制孔作用機(jī)制研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2021,37(04):919-930.[25]薛憲彬.對(duì)稱雙線型聚能爆破技術(shù)數(shù)值模擬研究及應(yīng)用[J].工程爆破,2021,23(06):26-29+38.[26]周亞洲,勾東東,程志超,婁俊豪,王旭鋒.聚能爆破破巖效果數(shù)值模擬分析[J].煤礦安全,2020,45(12):218-220.[27]康勇,鄭丹丹,粟登峰,顏秉源,李東洋,王曉川.水射流切槽定向聚能爆破模型及數(shù)值模擬研究[J].振動(dòng)與沖擊,2021,34(09):182-188.[28]FourneyWL.DallyJW.andHollowayDC.Controlledblastingwithligamentedchargeholders[J].Int.J.RockMesh.Min.sci,1978,15:121-129.[29]Randers-PehersonG.Animprovedequationforcalculatingfragmentprojectionangle[J].Proc.2ndInternationalSymposiumonBallistics,DaytonaBeach,1976.[30]GazonasGA,SegletesSB.HydrocodesimulationoftheformationandpenetrationofalinearshapeddemolitionchargeintoanRHAplate[R].AD-A299777,1995.[31]凌偉明.光面爆破和預(yù)裂爆破破裂發(fā)展經(jīng)過(guò)的研究[D].北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1988.[32]MurphyMJ,KukloRM.Fundamentalsofshapedchargepenetrationinconcrete[C].LawrenceLivermoreNationalLaboratory,UCRL-JC-133126,1999.[33]趙福興.控制爆破工程學(xué)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1988.[34]韓瑞庚.ABS爆破法[J].爆破器材,1981(4):28-33.[35]陳益蔚.切槽炮孔爆破參數(shù)確實(shí)定[J].金屬礦山,1991(12):26-31.[36]楊永琦,戴俊,單仁亮,等.巖石定向斷裂控制爆破原理與參數(shù)研究[J].爆破器材,2000,29(06):24-28.[37]王樹(shù)仁,魏有志.巖石爆破中斷裂控制的研究[J].中國(guó)礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1985(03):118-125.[38]何滿潮,曹伍富,單仁亮,等.雙向聚能拉伸爆破新技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,22(12):2047-2051.[39]張志呈,肖正學(xué).巖石淺孔爆破的斷裂控制方式方法[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2000,29(06):37-40.[40]張志呈,肖正學(xué).試論巖石淺孔爆破斷裂控制方式方法[J].煤礦爆破,2000(01):12-16.[41]何廣沂.工程爆破新技術(shù)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2000．[42]何廣沂,徐鳳奎,荊山,等.節(jié)能環(huán)保工程爆破[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2007.[43]孫鑫,林柏泉,董濤,等.穿層深孔水壓控制爆破及其在防突工程中的應(yīng)用[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2018,3:82-86.[44]任震,程五一,劉敦華,等.封堵靈-水壓復(fù)合爆破在隧道施工中的應(yīng)用[J]工程爆破,2021,4:58-63.[45]潘敏.復(fù)雜地質(zhì)條件下軟巖隧道爆破開(kāi)挖技術(shù)研究[J].鐵道建筑,2020,6:74-76.[46]張亞賓,張?jiān)迄i,李占金,等.水壓爆破的數(shù)值模擬[J].河北理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,4:1-4.[47]王振江,劉其亮,朱俊虎.隧道水壓光面爆破施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析[J].施工技術(shù),2021,45(S1):512-514.[48]李海港,齊宏,張蔚博.水壓爆破在隧道施工中的應(yīng)用[J].公路.2021,61(06):280-283.[49]MenvYeN,PertsevAK.Hydroelasticityofshells.EnglishTranslationofForeignTechnologyDivision,Wright-PattersonAirForceBase,Ohio,ReportAD-731616,1985.[50]JosefHenrych.Thedynamicsofexplosionanditsuse[M].Amsterdam,Oxford,NewYok:ElsevierScientificPublishingCompany,1984.[51]ISAKOV,LA.Directedfractureofrocksbyblasting[J].JournalofMiningScience,1983,19(6):479-488.[52]GaspinJB.DepthScalingOfUndarwaterExplosionSourceLevels,AD-A020473,Dec.[53]李慶斌.隧道掘進(jìn)水壓爆破技術(shù)及應(yīng)用分析[J].鐵道建筑技術(shù),2020(04):99-102.[54]陳士海,林從謀.水壓爆破巖石的毀壞特征[J].煤炭學(xué)報(bào),1996,21(01):24-29.[55]宋雙江,劉京增.淺談水壓爆破技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2021(18):168-172.[56]張衛(wèi)國(guó).水壓爆破技術(shù)在隧道掘進(jìn)施工中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020,26(02):46-50+100.[57]李兵,劉祖彬.隧道掘進(jìn)節(jié)能環(huán)保水壓爆破施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(10):95-96.[58]劉偉.后云臺(tái)山隧道下穿樓房近接施工控制爆破技術(shù)[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2020,25(1):63-67.[59]時(shí)勇.基于ANSYS/LS-DYNA8.1進(jìn)行顯式動(dòng)力分析[M].清華大學(xué)出版社,2005.[60]丁剛毅.ANSYS／LS-DYNA算法基礎(chǔ)和使用方式方法[M].北京:北京理工大學(xué),19