基于GDEM的岩石基坑爆破破碎效果及振动规律研究

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国家和社会的需要引导着工程建设的发展方向,21世纪将由地面空间的繁荣昌盛转化为地下空间的利用与高速发展。随着地铁基坑开挖的深度不断增加,开挖面临的地质条件也更加恶劣,开挖到岩石层的基坑工程大多采用了爆破施工。岩石爆破不可避免地会对周围环境产生一定的影响,因此在工程中,对于爆破产生的冲击波、飞散物等对建筑结构产生的危害必须严格控制。微差爆破又称为毫秒爆破,孔间毫秒延时间隔的长短是影响微差爆破效果的重要参数,它在控制地震效应、扩大爆破规模、控制爆破块度和提高爆破效果方面,以及充分利用爆能、降低药耗等方面均起着重要作用。本文依托大连地铁车站基坑爆破工程,采用GDEM块体动力学仿真系统(GDEM-Block Dyna)对岩石基坑开展了爆破过程的数值模拟。从岩体爆破破碎效果、爆破块度控制因素分析、爆破振动规律等方面开展理论分析、数值模拟和现场监测研究,并指导于工程实践。本课题的主要研究内容如下:(1)基于ABAQUS软件建立混凝土爆破模型,研究了三组不同混凝土强度对爆破效果的影响,对爆破后的最大块体尺寸进行统计分析,与试验数据进行对比分析,为工程中混凝土的抗损坏性提供必要的参考依据。(2)依托大连地铁5号线虎滩公园站基坑爆破工程,通过连续-非连续数值模拟方法(CDEM),建立不同工况模型,模拟研究微差起爆时间及炮孔间距对岩石基坑爆破破碎效果的影响规律,并通过应力、振动速度、平均破碎尺寸、极限破碎尺寸、大块率、系统破裂度等指标进行综合评价。(3)考虑基坑爆破施工全过程对周围建筑结构可能产生的影响,分析邻近结构受爆破振动影响最危险的位置,借助ABAQUS建立基坑爆破模型,参考大连地铁2号线革镇堡站的振动监测方案设置监测点,数值模拟该基坑爆破过程,与工程现场数据进行对比分析,验证数值模拟结果的准确性,分析建筑结构在不同方向的振动变化规律。
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