【摘 要】
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地下洞室的爆破开挖改变了隧洞围岩所处环境,使得边界上的原始地应力全部或部分卸载,引起围岩地应力重分布,造成围岩岩体出现局部的压应力集中或拉应力,使岩体发生破坏;当洞
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地下洞室的爆破开挖改变了隧洞围岩所处环境,使得边界上的原始地应力全部或部分卸载,引起围岩地应力重分布,造成围岩岩体出现局部的压应力集中或拉应力,使岩体发生破坏;当洞室的埋深越大时,地应力对爆破开挖损伤造成的损伤也越严重。另外,地下洞室开挖往往需要经过多段爆破开挖完成,因此,探寻深埋隧洞重复爆炸荷载条件下的损伤机制,对岩体工程应用和安全控制具有重要的意义。深埋隧洞开挖时,爆破荷载和地应力的瞬态卸载是开挖损伤区孕育及演化的重要影响因素。为建立爆破损伤各分区和质点峰值振动速度之间的关系,首先通过数值模拟和经验数据结合的方式,将不同的损伤程度和振动阈值联系起来,为全文做好理论基础。随后介绍爆炸荷载和地应力瞬态卸载的施加方式,研究结论指出,当爆炸荷载上升时间越短,爆炸荷载总作用时间越长时,对岩体造成的损伤深度也越严重;地应力瞬态卸载产生的径向应力和切向应力相对于最终的重分布二次应力场有着明显的动态变化过程,地应力卸载时间越短,动应力的最大变化率也越大,但卸载时间对切向应力变化的影响远小于径向应力;另外,不同的卸载半径对卸载效应也有着较大的影响。为分析各段爆破开挖面上由等效爆炸荷载和地应力瞬态卸载所引起的围岩应力场变化规律,以及爆破振动的衰减规律,采用了数值模拟和理论模型相结合的方法。从计算结果中可以看出,等效爆炸荷载在围岩中产生了拉应力,对岩体造成的破坏模式主要是张拉破坏和张剪破坏,地应力瞬态卸载并未产生明显的拉应力,对岩体主要造成压剪破坏模式。各微差段爆破时爆炸荷载和地应力卸载均会对岩体造成一定的损伤,但损伤程度的大小与开挖半径和荷载大小相关,其中以MS7和MS9的影响最大,体现出了多段爆破的重复扰动效应。研究也指出,当地应力水平不断增大时,地应力瞬态卸载效应也会越来越明显,对岩体造成的损伤也会更大,高地应力条件下,地应力瞬态卸载将成为岩体损伤的主要因素。
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