大帽山小间距隧道开挖爆破设计

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1、西南交通大学硕士学位论文隧道岩石爆破理论研究与数值模拟姓名：王庆国申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：杨其新20080501西南交通大学硕士研究生学位论文一第1页摘要随着社会经济的迅速发展，岩石爆破技术广泛应用于边坡开挖、隧道掘进和矿产开采等领域，如何降低炸药用量，减少岩石损伤，有效进行爆破，已成为目前迫切需要解决的问题。本文运用有限元程序LS—DYNA，对单孔柱状装药爆破和隧道开挖爆破振动进行了数值模拟，深入研究了炸药在岩石中的爆破规律。论文主要包括以下几个部分：1．研究了岩石爆破作用机理。从岩石爆破模型的发展历史入手，系统讨论了

2、弹性模型、断裂模型、损伤模型和分形损伤模型的优缺点，并对一些理论公式进行了推导；探讨了岩石爆破破碎机理，综合各种理论，并对其最近发展作了介绍；在前人研究成果的基础上，研究了岩石连续和各种不耦合装药爆破破岩理论，对连续装药结构的不同起爆方式进行了理论研究。2．研究了动力有限元程序LS—DYNA的计算原理。从理论方面，介绍了LS-DYNA的控制方程、时间积分、高斯单点积分和沙漏控制、应力计算、人工体积粘性控制、时间步长控制和无反射边界等，并介绍了数值模拟要用到的岩石模型的本构关系、屈服准则和炸药的数值计算模型，讨论了Lagrange、Euler和A

3、LE三种算法的区别，为本文的后续工作打下基础。3．利用LS-DYNA软件，对不耦合和正反向起爆各种条件下岩石单孔爆破过程进行数值模拟，研究爆破时岩石中压力、水平速度和水平加速度的变化过程，并将各种作用情况进行比较，验证理论的正确性，推动了计算机模拟在岩石爆破中的应用。4．从爆破振动方面，对云顶隧道的爆破开挖对围岩的影响进行了数值模拟，得出一些规律，对不同炸药药柱长度、微差时间和起爆方向，进行了对比分析，得出最优参数，并对并行隧道爆破的相互影响也做了数值分析，得出一些结论，为工程施工提供参考。关键词：岩石爆破：不耦合装药；爆破振动；隧道Abstr

4、actWiththerapiddevelopmentofeconomy,rockblastingtechnologyiswidelyappliedinthefieldofslopeexcavation，tunneldrivingandmineralexploitation，howtoreducetheamountofexplosiveandrockdamageandblasteffectivelyhavebecometheurgentprogram．ByusingLS·DYNAfiniteelementprogram．singlecolumnc

5、hargeblastingandblastingvibrationoftunnelexcavationaresimulatednumericallyandtherulesonblastingofexplosiveintherockarestudiedydeeplyinthispaper．Thecontentsinthispaperareconcludedasfollows：1．ThemechanismofrockblastingiSperformed．Startedwiththedevelopmenthistoryofrockblastingm

6、odel，asystematicdiscussionoftheadvantagesanddisadvantagesofelasticmodel，fracturemodel，damagemodelandfractaldamagemodeliSgivenandsometheoreticalformulasarederived．BlastingbrokingmechanismofrockiSdiscusssedanditsproximaldevelopment．iSintroduced．Onthebasisofthepreviousresearche

7、s，thetheoryofrockfragmentationbyblastingofcontinuouschargeandallkindsofdecouplingchargeisstudiedanddifferentinitiationmodesofcontinuouschargestructureareresearchedontheoretically．2．CalculationprincipleofdynamicfiniteelementprogramLS．DYNAiSstudied．Controlequation，timeintegral

8、，gaussiansinglepointintegral，hourglasscontrol，stresscalculation．artificialb