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地下结构爆破震动累积损伤与安全控制技术

作　者: 李立峰
导　师: 李夕兵
学　校: 中南大学
专　业: 采矿工程
关键词: 多次爆破地下结构累积损伤信号分析安全控制技术
分类号: TU93
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 119次
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内容摘要

随着爆破技术的广泛应用,人们越来越关注爆破震动对周围环境和构筑物的影响。爆破震动危害已成为国民经济建设中一个重要的环保问题。长期以来各国研究者对此做出了艰苦而顽强的研究和探索。然而,由于爆破地震波强烈的随机性、模糊性和不确定性,即便是爆破地震波的传播规律这样似乎简单的问题也尚未得到完整的认识。目前,爆破作用下地下结构累积损伤效应在理论与试验方面均有待进一步探索,爆破震动灾害控制研究所面临的形势仍很严峻,许多问题亟待解决和完善。针对上述问题,本文作者基于大量爆破震动实测资料,在已有研究工作基础上进行了如下研究：1依托长湘高速公路工程项目,利用国际先进的爆破震动测振仪,采集了大量的爆破震动数据,分析了爆心距,炸药量,混凝土龄期、主频等因素对地下结构体爆破累积损伤效应的影响,建立了爆破累积损伤计算模型,并综合分析了多断面爆破下累积损伤的演化规律。2研究了不同龄期混凝土在爆破震动作用下不同长度裂纹的起裂速度,作为裂纹在爆破作用下是否扩展的判据。3将累积损伤的损伤阈值和安全规范中规定的允许速度结合起来,考虑双重破坏准则,对爆破作用下结构的安全性进行评判。4采用HHT变换得到爆破震动信号的瞬时能量曲线,能够更加直观的观察到各段雷管的起爆时间以及各段爆破的震动强度,从而找出产生爆破震动最大的那一段药量,并采取相应的措施加以控制。5根据萨道夫斯基公式以及现场实测的爆破震动数据,得到了爆破震动峰值震速预测模型,并将其应用在了隧道浅埋地表输电线铁塔在爆破作用下的质点峰值震速的预测上,采取相应的加固措施,保证了隧道施工安全顺利的进行。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 爆破地震波传播规律和损伤作用机理的研究现状  11-13
    1.2.2 爆破累积损伤评价方法研究现状  13
    1.2.3 爆破震动信号分析技术  13-15
    1.2.4 爆破震动安全判据  15-16
    1.2.5 爆破震动危害控制  16
  1.3 本文研究内容  16-18
第二章爆破震动信号时频分析  18-28
  2.1 主频分析  18-20
  2.2 HHT方法  20-22
    2.2.1 EMD算法  20-21
    2.2.2 Hilbert变换与Hilbert谱  21-22
  2.3 爆破震动信号的HHT分析实例  22-27
    2.3.1 狮子垄隧道上台阶爆破震动分析  23-26
    2.3.2 狮子垄隧道上台阶爆破震动最大段别分析  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章爆破震动累积损伤破坏机理与安全判据  28-35
  3.1 爆破震动作用下地下结构的首超破坏  28-29
  3.2 爆破震动累积损伤分析  29-34
    3.2.1 裂纹扩展的断裂力学分析  30-32
    3.2.2 损伤的表征  32-33
    3.2.3 累积损伤的计算  33-34
  3.3 基于双重破坏准则的安全判据  34
  3.4 本章小结  34-35
第四章爆破对地表构筑物的震动监测分析  35-45
  4.1 李家冲隧道上部铁塔震动速度预估  35-36
  4.2 李家冲隧道爆破震动监测  36-44
    4.2.1 爆破震动监测目的  36
    4.2.2 爆破震动监测内容  36-37
    4.2.3 工程概况  37-38
    4.2.4 爆破施工基本情况  38-40
    4.2.5 仪器性能指标  40-41
    4.2.6 测点位置与布置  41-42
    4.2.7 监测过程及结果分析  42-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章爆破对隧道喷射混凝土层累积损伤分析  45-70
  5.1 爆破震动监测目的  45
  5.2 爆破震动监测内容  45-46
  5.3 狮子笼隧道爆破震动监测  46-58
    5.3.1 工程概况  46-47
    5.3.2 爆破施工基本情况  47-48
    5.3.3 仪器性能指标  48
    5.3.4 测点布置与仪器安装  48-49
    5.3.5 爆破震动监测结果  49-58
  5.4 隧道爆破震动衰减规律及混凝土喷层首超破坏准则  58-61
    5.4.1 爆破震动峰值速度预测模型  58
    5.4.2 隧道内爆破地震波的衰减规律  58-59
    5.4.3 混凝土喷层首超破坏分析  59-61
  5.5 狮子垄隧道爆破震动累积损伤分析  61-68
    5.5.1 大跨度隧道混凝土喷层累积损伤的特点  61
    5.5.2 不同龄期混凝土的抗震性能  61-62
    5.5.3 累积损伤演化规律研究  62-68
  5.6 本章小结  68-70
第六章爆破震动的主动控制  70-86
  6.1 爆破施工方案改进  70-73
  6.2 减震效果的计算方法  73
  6.3 上台阶减震措施及其效果分析  73-83
    6.3.1 减震措施建议  74-80
    6.3.2 减震效果分析  80-83
  6.4 中、下台阶减震措施  83-84
  6.5 本章小结  84-86
第七章结论与展望  86-89
  7.1 结论  86-87
  7.2 进一步研究展望  87-89
参考文献  89-94
致谢  94-95
攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果  95

地下结构爆破震动累积损伤与安全控制技术

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