条形药包硐室控制爆破仿真研究及其在高等级路基工程中的应用-采矿工程专业论文.docx

摘要20世纪80年代以来，我国高等级公路、高速铁路等基础设施的建设取得了举世瞩目的成就，有效地促进了国民经济和社会的发展。特别是近三年来，我国的高速公路、高速铁路等基础设施建设更呈现出无限生机。在高速公路、高速铁路路基工程施工中，必然会遇到大量石方爆破施工难题。国内外许多学者曾对条形药包硐室爆破进行了大量的研究工作，但由于测试手段和数学模型研究等方面的局限性，致使条形药包实验和理论研究均未取得实质性的突破，从而限制了条形药包硐室爆破技术的应用和推广。论文结合路基工程爆破实践，以“条形药包硐室控制爆破仿真研究及其在高等级路基工程中的应用”为题，运用全息动光弹和全息干涉法等激光技术对条形药包硐室控制爆破模型进行实验研究，同时采用DYNA一2D、DYNA．3D软件进行爆破模型仿真分析，取得了如下成果：(1)在前人研究的基础上，建立了路基工程条形药包硐室控制爆破“长抗比叩”与装药量Q之间的计算公式Q=e．K．，研)．W3．玎，表明当e，K，n，W等基本参数确定时，Q与可成线性关系。(2)建立了三维动态散光光弹性爆破实验系统，首次对条形药包．一端起爆、两端同时起爆、中点起爆的爆破模型进行研究，得到3组模型4个时刻的动态应力场条纹图，并得出：从全应力场的强度、均匀性综合考虑，两端同时起爆药包的爆破效果最好，中点起爆效果次之，一端起爆效果最差。(3)对等比例的路基工程爆破模型进行了激光全息干涉法实验，得到了1组模型3个时刻的动态位移场条纹图，位移场分析结果表明：任意时刻，条形药包中垂线卜I的极值位移都是全场最大位移值，该值比其它剖面的对应值大3倍以上，且其平均离面位移也最大。(4)在低爆速(v=800m／S)，中爆速(v：3600m／s)，高爆速(v=6100m／s)情况下，运用DYNA一2D程序对条形药包分别在一端、两端和中间起爆的爆炸场特征进行仿真研究，得到了相应的应力场及位移场规律：在两端以中等爆速同时起爆时，其爆破效果最佳；运用DYNA一3D程序，进行了等比例的深挖路堑工程条形药包控制爆破模型三维仿真研究，得到了多种长抗比情况下条形药包两端同时起爆时的爆炸应力场及位移场规律，即在长抗比玎=O．9～1．25时，其爆破效果最佳。某高等级路基工程爆破运用前述研究成果，重视条形药包爆破振动对中垂线上的离面位移的影响，并使用中等爆速的炸药、两端同时起爆方法，有效地控制了震动、飞石等各种爆破公害，爆破后块度均匀，突破了路基施工规范对“大爆破”的限制，工期提前了半年，利润达500万元。通车3年来，该爆破路段从未出现任何路基及边坡损伤等地质灾害，证实了论文理论分析、实验模拟、数值仿真成果的可行性。关键词条形药包，硐室爆破，位移场，应力场，路基工程ABSTRACTSincethe1980s．conspicuousachievementshavebeengainedintheconstructionoftheinfrastmcture，suchashighwaysandhigh—speedrailways，thustheyeffectivelypromotedthedevelopmentoftheeconomyandsocietyinourcountry．Especiallyintherecentthreeyears，suchinfrastructurehasexhibiteditsinfinitevitalityUndoubtedly，numerousproblemsconcemingtherockblastingofthesubgradewillariseintheprocessoftheconstructofthehighwaysandhigh．speedrailways．Alotofresearcheshavebeendoneonthecoyoteblastingwiththecolumnandstrip-shapedchargebythescholarsfromhomeandabroad．However,nosubstantialbreakthroughhasbeengained inthestudiesoftheexperimentandtheoryofthecoyoteblastingwiththecolumnandstrip-shapedchargeduetothedefectsofexperimentalmethodsandmathematicalmodels．Therefore，theapplicationandspreadofthecoyoteblastingwiththecolumnandstrip-shapedchargehavebeenlimited．Basedonthepracticeoftheblastingofthes