地下洞室群爆破开挖诱发围岩振动幅频变化规律研究

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地下洞室爆破开挖时,其爆破振动不可避免地会对开挖洞室和邻近洞室的稳定和安全产生影响,已成为洞室群爆破施工的技术难点之一。根据国内外有关规范,爆破工程除质点振动速度峰值外,爆破振动持续时间以及振动频率对爆破振动效应和安全评价也有重要影响,然而现有的爆破振动研究中对于爆破振动频率的研究不够完善。因此,研究地下洞室群爆破诱发的围岩振动幅频变化规律,不仅具有重要的理论意义,同时也具有重要的工程意义。
  本文以地下圆形洞室群爆破开挖为研究对象,通过理论推导、回归分析和动力有限元数值模拟相结合的方法,研究地下洞室群爆破开挖诱发的围岩振动幅频规律,根据规律推导出围岩振动速度幅值谱表达式,并采用瀑布沟水电站引水隧洞群爆破工程对公式进行验证,主要研究工作和成果如下:
  (1)通过理论分析推导出三角形和指数衰减型爆破荷载的频域表达式,并基于黏性岩体中爆破振动速度的幅值谱,得到群孔爆破时掏槽孔及非掏槽孔激发的岩体振动速度幅值谱表达式。群孔爆破振动速度幅值谱与爆心距、孔间距、弹性区边界半径、爆破荷载作用参数、岩石参数等因素相关。
  (2)采用动力有限元数值模拟方法,研究不同崩落孔圈径及不同爆破进尺下,爆破地震波在本洞围岩中轴向和径向的传播规律。结合洞室轴向围岩的幅频变化规律,从而推导出地下圆形洞室爆破崩落孔起爆激发洞室轴向围岩的速度幅值谱。
  (3)建立地下圆形洞室群三维模型,研究地下洞室群爆破时,洞室间距和大小对邻近既有洞室围岩振动幅频变化规律的影响。根据得到的幅频变化规律,推导出洞室间距和洞室直径变化时邻洞迎爆侧拱腰的速度幅值谱。
  (4)以瀑布沟水电站引水隧洞群爆破工程为背景,对推导的振动速度幅值谱公式加以验证,并给出其适用范围。
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