【摘 要】
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临近埋地输油管道的隧道爆破掘进问题,因其保护对象特殊,既要确保输油管道安全运营,又要保证隧道施工进度,因此对于研究此类复杂环境下爆破振动的规律以及有效的降振措施,具有重大意义。贵阳至南宁高铁段永兴一号隧洞毗邻埋地输油管道,地质条件复杂且考虑管道的安全运营,爆破掘进难度大风险高。本文基于波形叠加理论和有限元分析理论,使用数值分析和数值模拟等方法分析爆破地震波作用下输油管道的安全性,并对多种降振措施进
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临近埋地输油管道的隧道爆破掘进问题,因其保护对象特殊,既要确保输油管道安全运营,又要保证隧道施工进度,因此对于研究此类复杂环境下爆破振动的规律以及有效的降振措施,具有重大意义。贵阳至南宁高铁段永兴一号隧洞毗邻埋地输油管道,地质条件复杂且考虑管道的安全运营,爆破掘进难度大风险高。本文基于波形叠加理论和有限元分析理论,使用数值分析和数值模拟等方法分析爆破地震波作用下输油管道的安全性,并对多种降振措施进行数值模拟与现场试验比对,获取最优降振方法,为安全高效施工提供理论依据。主要研究内容与结果如下:首先,使用MATLAB软件对收集到的爆破振动数据进行小波分析与希尔伯特-黄（HHT）变换的方法,分别研究爆破振动信号的频域特征与能量特征选取最佳延时时间,综合考虑二者共同结果作为最佳延时时间段为:28～32ms。其次,使用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对最佳延时时间段精确取值,用数值模拟方法对28ms、30ms、32ms的合振速进行对比,最终选取最佳延时时间为:30ms,并以该延时时间作为后续研究时差。基于上述分析并以爆破振动速度为判别依据,研究管道周边振速情况,得出最易产生破坏的点位于迎爆面钢管质点处,并对该点选取在不同内压作用下振动峰值的变化规律,以及对其进行受力分析。分析爆破振动数据并建立非线性预测模型和BP神经网络预测模型,获取该地质条件下的K和α值,并对两者进行对比表明BP神经网络预测模型更适用于该隧道开挖的振动预测。最后,采用数值模拟与现场试验两种方法研究三种延时时间、三种间隔装药材料的降振效果,通过现场试验对与数值模拟结果吻合,证明建模的可靠性并得出最优的降振措施为30ms延时时间下采用土间隔材料进行装药。可为类似工况提供指导。
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