爆破动荷载对深部岩体稳定性影响研究-论文网__墨水学术,论文发表

所属栏目：矿业论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:146

副标题#e#
　　爆破动荷载对深部岩体稳定性影响研究
　　凌祥
　　（天元建设集团有限公司山东临沂276000）
　　摘要：爆破震动效应对周围设施和人员构成安全上的隐患，已引起人们的高度重视，其危害己成为国民经济建设中一个重要的环保问题，爆破震动危害控制一直是国内外爆破安全技术的重大研究课题。
　　关键词：爆破；安全；环保；灾害
　　随着国民经济的逢勃发展，地下空间开挖的深度越来越深，我国相继进入深部开采。特别是水利水电和铁路交通部门面临着我国西部多为高山峻岭的局面，正在进行和将要进行大量的地下工程开挖工作。由于深部岩体受到各种荷载作用、岩体介质作用本身的复杂性、认知的不确定性和表现出一系列新的岩体地质力学特征，致使深部岩体的变形机理、破坏规模和强度特征难于用传统的理论加以合理的解释，引起了国内外学者的极大关注，成为近几年来该领域的研究热点。
　　爆破震动效应对周围设施和人员构成安全上的隐患，已引起人们的高度重视，其危害己成为国民经济建设中一个重要的环保问题，爆破震动危害控制一直是国内外爆破安全技术的重大研究课题。世界各国众多研究者开展了这方面的研究，如Duvalland.WI与Fogelson.D.E等分别对爆破地震波的传播规律、影响震动强度的因素以及爆破震动破坏判据进行了研究，并制定了一系列不同建筑物的破坏标准。自上世纪50年代末开始，中国科学院地球物理研究所谢毓熹等人在不同岩石和地质条件下进行爆破震动的观测试验，并于1962年提出了计算爆破地震波传播速度的经验公式，以及不同建筑物的破坏标准。随后，国内众多院校相继开展了爆破震动效应的研究爆破震动效应主要研究爆破时受震介质的运动规律及其震动强度对结构体的影响。纵观过去，各国学者从多方面对爆破震动效应进行了艰苦而顽强的研究，取得了一些理论与工程应用成果。然而，由于爆破地震波本身的瞬时性、复杂性以及爆破介质和赋存条件的多变性，导致爆破震动的随机性很大。因此，时至今日，即使是爆破地震波的传播规律这样简单而又复杂的问题亦尚未得到完整的认识，许多问题待解决和完善。
　　部分研究者从力学分析入手来研究爆破振动对结构物产生的影响。在爆破振动对岩体的动力稳定影响研究方面，许多单位都做过较深入的研究工作，“八.五”国家重点科技攻关中，武汉大学的舒大强教授等采用反应谱方法，探讨了岩坡的动力特性和岩质边坡爆破振动加速度的分布规律及其折减系数等问题，提出了一套计算岩体爆破振动加速度分布的近似方法；鲍亦兴、毛昭宙[76]用波函数展开法、积分方程方法和积分变换方法，给出了理论结果的表达式；钱七虎、王明洋[77]等结合实际的地质特点，根据断层与节理裂隙带的几何关系，考虑界面处的应力连续等边界条件，对于贯穿平面闭裂隙分析并探讨了应力波通过节理裂隙带的衰减规律等等。虽然解析法能给出较准确的结果，但数学处理上的困难制约了它的适用范围，目前理论分析只能解决介质、结构线弹性边界条件较简单的情形，要分析更为复杂的实际问题，主要借助于实验和数值计算方法。
　　随着计算机的发展日趋完善，数值计算在动力计算领域取得了很大的发展，其在流体弹塑性计算和爆炸模拟中获得成功应用，近年来，国内在这方面的研究工作，发展很快，取得了一大批成果。
　　杨升田等运用动力有限元法分析了不同波形爆炸荷载作用下岩洞的动力反应。Kokayshi和Nishimura运用边界元方法计算了冲击波作用下，任意形状截面地下洞室的瞬态特性。李铮等运用动力有限元法对爆炸应力波作用下岩洞的动力稳定性问题进行了一系列的研究。阳生权用ADINA软件模拟了小线间距施工隧道爆破地震影响下既有隧道围岩的动态响应问题，分析了开挖洞室本身、邻近既有洞室以及相邻两洞室之间岩体的应力和振速分布状况#p#副标题#e#。刘慧用DYNA-2D软件模拟了近距离侧爆情况下马蹄形隧道的动态响应特点。赵以贤等用动力有限元进行了爆炸载荷作用下地下拱形结构和圆形结构的应力分析。陈剑杰采用动力有限元和小比例化爆模型研究了深埋岩石洞室受爆炸应力波作用的破坏效应，总结了硐室宏观破坏的一般图像、变化特征和影响因素等规律，编制出新的硐室破坏分区表。随着高速大容量计算机的出现，数值方法己被用来模拟更为复杂的爆破动力问题。
　　试验作为一种对未来工程实际情况的预测方法，在实际工程中得到广泛的应用。付海峰等对备用料场开采爆破对百色地下厂房安全影响进行了试验研究；甄胜利等在柴石滩水库现场进行了大爆破对开挖水工隧洞影响的现场模拟试验，通过对基岩及隧洞的应力应变、振动速度等观测，研究了隧洞在条形药室自上而下的爆炸荷载作用下的受力特征及破坏准则；王承树通过大量的试验研究，分析了爆炸荷载作用下坑道喷锚支护的破坏形态；杨升田等观测发现爆破振动作用下，洞室不同部位质点振动加速度峰值分布规律各异，并统计分析得到爆破地震波作用下土岩介质质点振动速度与比例距离、介质动力特性、药量和爆破方式的经验关系式和地下洞室受邻洞爆炸影响的振动衰减规律经验公式；朱震海用动光弹试验模拟了爆炸应力波与地下结构的相互作用。Slngh研究了邻近爆破对地下煤矿的损伤问题。
　　在实际工程施工中，地下洞室开挖或洞室附近存在爆源时，为了确定爆破振动对洞室的影响，都必须进行爆破振动及效应监测，一方面确定爆破振动的影响，一方面为随后的爆破施工提供参考。郭学彬等对某矿房中深孔爆破震动进行了监测和分析；刘兴昌等对天荒坪抽水蓄能电站地下厂房爆破震动对岩锚梁的影响进行了监测和研究；李良安等对小浪底水利枢纽地下工程爆破对隧洞围岩的扰动影响进行了声波检测。
　　参考文献
　　[1] 李宁,孙宏超,姚显春等.地下厂房母线洞环向裂缝成因分析及处理措施[J].岩石力学与工程学报,2008,27(3):439-446.
　　[2] 周宏伟,谢和平,左建平.深部高地应力下岩石力学行为研究进展[J].力学进展,2005,35(1):91-99.
　　[3] 谢和平.深部大型地下工程开采与利用中的几个关键岩石力学问题[M].北京:中国环境科学出版社,2002.
　　[4] 谢和平.深部高应力下的资源开采现状、基础科学问题与展望[M].北京:中国环境科学出版社,2002
　　[5] 何满潮.深部的概念体系及工程评价指标[J].岩石力学与工程学报,2005,24(16):2854-2858.
　　[6] 何满潮,钱七虎.深部岩体力学研究进展[C].第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集.北京:科学出版社,2006.