錨固洞室的抗爆性能研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已進(jìn)入到了具有核威懾條件下的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)代，精確制導(dǎo)鉆地武器正在朝高強(qiáng)度、鉆深度、大當(dāng)量和小型核化的方向發(fā)展，對(duì)地下醫(yī)院、倉(cāng)庫(kù)等防護(hù)工程構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，因此，開展防護(hù)工程圍巖加固技術(shù)在鉆地武器打擊下的抗爆性能研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。本文通過(guò)利用地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析等研究方法，在集中裝藥條件下，研究了錨固洞室的抗爆性能，主要內(nèi)容如下： 1.針對(duì)錨固洞室爆破響應(yīng)研究一般只局限于觀測(cè)洞室宏觀破壞

2、效果的現(xiàn)狀，以量綱分析理論為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并完成了典型錨固洞室爆破響應(yīng)的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，得到了洞室圍巖垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力、洞壁表面應(yīng)變、頂?shù)装逑鄬?duì)位移和加速度、邊墻加速度波形曲線，這些曲線的特征是：拱頂、邊墻垂直應(yīng)力波形曲線正壓時(shí)間較長(zhǎng)，邊墻水平應(yīng)力波形曲線正壓時(shí)間較短，且曲線波動(dòng)較大；由洞壁表面應(yīng)變波形曲線可看出，拱頂產(chǎn)生拉應(yīng)變，其它部位基本上產(chǎn)生壓應(yīng)變，各洞室一般拱腳部位應(yīng)變最大；拱頂加速度波形曲線較光滑，底板加速度波形波動(dòng)較大，且?guī)?/p>

3、毫秒后才出現(xiàn)峰值；頂?shù)装逑鄬?duì)位移波形曲線的波動(dòng)不大，且有殘余變形產(chǎn)生，通過(guò)系統(tǒng)地分析總結(jié)洞室典型部位應(yīng)力等主要力學(xué)量的時(shí)程特征，為設(shè)計(jì)和改進(jìn)加固洞室方法提供了依據(jù)。 2.首次較系統(tǒng)地對(duì)若干常用不同類型的錨桿加固洞室方法，開展了對(duì)比模型試驗(yàn)研究，洞室經(jīng)不同類型錨桿加固后，其抗爆性能體現(xiàn)在圍巖應(yīng)力及其衰減規(guī)律、洞壁應(yīng)變等力學(xué)量和洞室宏觀破壞的差異上。同普通錨桿、短密錨桿和拱腳加長(zhǎng)短密錨桿加固洞室分別相比，長(zhǎng)密錨桿、長(zhǎng)短相間錨桿和拱腳

4、加長(zhǎng)長(zhǎng)密錨桿加固洞室的拱頂垂直應(yīng)力較大，應(yīng)力衰減系數(shù)?。憾幢诒砻鎽?yīng)變、頂?shù)装逑鄬?duì)位移和加速度、邊墻加速度較小；洞室的破壞裂紋僅在錨桿加固區(qū)外產(chǎn)生，加固區(qū)內(nèi)無(wú)裂紋。通過(guò)綜合比較各洞室圍巖應(yīng)力等力學(xué)量和洞室宏觀破壞形態(tài)的差異，不但得出了拱腳加長(zhǎng)長(zhǎng)密錨桿加固洞室的抗爆性能最好的結(jié)論，而且還給出了各類常見加固方法在給定藥量下的應(yīng)力和位移的擬合關(guān)系式。 3.完成了錨桿加固洞室爆破響應(yīng)問(wèn)題的LS-DYNA3D數(shù)值模擬，得到了洞室拱頂圍巖垂直

5、應(yīng)力波形曲線、拱頂位移波形曲線，結(jié)果表明：模擬應(yīng)力波形曲線與實(shí)測(cè)應(yīng)力波形曲線在形態(tài)上是相似的，應(yīng)力波的傳播趨勢(shì)是一致的；通過(guò)對(duì)拱頂圍巖應(yīng)力和位移峰值的分析知，加固洞室拱頂圍巖垂直應(yīng)力與衰減規(guī)律和位移的變化規(guī)律同模型試驗(yàn)的一致，這樣，在計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本符合的基礎(chǔ)上，采用分別固定錨桿間距和長(zhǎng)度的方法，得到了對(duì)確定藥量、確定位置時(shí)，洞室抗爆性能最佳的錨桿間距和長(zhǎng)度等參數(shù)給出了定量結(jié)果，對(duì)加固抗爆技術(shù)的定量化研究具有啟迪意義。 4