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地下超近距离气压爆破数值分析与现场监测

作　者: 陈楠
导　师: 夏小和；王建华
学　校: 上海交通大学
专　业: 岩土工程
关键词: 顶管施工光面爆破爆破冲击数值模拟堵塞长度现场监测
分类号: U175
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 60次
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内容摘要

随着我国经济的发展,顶管施工已作为一种常规的施工方法被广泛使用。顶管施工是一种现代化的地下管道铺设方法,具有其独特的优越性,但其适应性还受到一定的限制:在有岩层或者大块孤石的地区,一般很少采用。而如果要在岩层内进行顶管施工,爆破是有效的方法。在采用气压平衡式工具管的顶管内进行爆破与一般隧道内的爆破不同,前者是在加压的环境中进行的,施工风险非常大。国内外有关这方面的研究或报告都非常少。因此,研究超近距离加压爆破对顶管施工的影响是有必要的。本文依托国内某工程为工程背景,采用三维有限元数值方法,考虑断面、堵塞、时差等因素对爆破和顶管施工的影响,比较分析不同工况下爆破的情形,并对该工程的穿越岩层全过程进行实时监测,得到大量现场实测数据。研究结果表明:通过模拟爆破施工,得出恰当的时差能有效的减小爆破对近距离的构筑物的破坏,而在固定时差下,装药的堵塞长度对其影响尤为突出。通过模拟,验证了施工方案的可行性。通过现场对爆破的实时监测,对爆破地震波进行了分析,得出了顶管爆破施工的特性,并在监测过程中摸索出对爆破进行超近距离监测的方法。可以对以后类似的工程起到一定的借鉴意义。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-16
  1.1 前言  11
  1.2 顶管的发展及其分类  11-13
  1.3 我国工程爆破技术的发展  13-15
  1.4 本文研究目的和内容  15-16
    1.4.1 研究目的  15
    1.4.2 主要研究内容  15-16
第二章爆破相关理论及数值模拟方法  16-28
  2.1 光面爆破原理  16
  2.2 工程爆破的危害  16-24
    2.2.1 爆破振动的危害  16-19
    2.2.2 爆破飞石的危害  19-21
    2.2.3 爆破冲击波的危害  21-24
  2.3 爆破模拟的有限元计算方法  24-25
  2.4 炸药爆轰产物状态方程  25-26
  2.5 本章小结  26-28
第三章地下超近距离气压爆破的数值分析  28-73
  3.1 工程背景  28-30
    3.1.1 工程概况  28-29
    3.1.2 工程地质条件  29
    3.1.3 爆破方案  29-30
  3.2 有限元计算软件  30-32
  3.3 计算模型  32-37
    3.3.1 计算工况  32
    3.3.2 几何模型和计算条件  32-35
    3.3.3 材料模型和参数  35-36
    3.3.4 计算控制与边界条件  36-37
  3.4 计算结果分析  37-71
    3.4.1 全断面时爆破情况  37-43
    3.4.2 半断面时爆破情况  43-46
    3.4.3 爆破对上覆加固土体的影响  46-56
    3.4.4 爆破过程中岩土介质的加速度分析  56-61
    3.4.5 爆破过程中工作仓内气压的变化情况  61-63
    3.4.6 爆破过程中工具管的振速分析  63-66
    3.4.7 爆破过程中工具管的动应力分析  66-71
  3.5 本章小结  71-73
第四章爆破现场监测与分析  73-83
  4.1 工程概述  73
  4.2 现场监测  73-78
    4.2.1 测试仪器  73-74
    4.2.2 监测内容  74-75
    4.2.3 测点布置和导线保护  75
    4.2.4 数据采集设备远程控制方法  75-76
    4.2.5 爆破监测结果  76-78
  4.3 监测结果分析  78-82
    4.3.1 开挖仓冲击波监测结果分析  78-79
    4.3.2 开挖仓振动监测结果分析  79-81
    4.3.3 设备振动监测结果分析  81-82
  4.4 本章小结  82-83
第五章结论与展望  83-85
  5.1 主要结论  83-84
  5.2 展望  84-85
参考文献  85-89
致谢  89-90
攻读学位期间发表的学术论文  90

地下超近距离气压爆破数值分析与现场监测

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