錨固洞室的抗爆性能研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭已進入到了具有核威懾條件下的信息化戰(zhàn)爭的時代，精確制導鉆地武器正在朝高強度、鉆深度、大當量和小型核化的方向發(fā)展，對地下醫(yī)院、倉庫等防護工程構(gòu)成了嚴重的威脅，因此，開展防護工程圍巖加固技術(shù)在鉆地武器打擊下的抗爆性能研究，具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。本文通過利用地質(zhì)力學模型試驗、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.針對錨固洞室爆破響應(yīng)研究一般只局限于觀測洞室宏觀破壞

2、效果的現(xiàn)狀，以量綱分析理論為指導，設(shè)計并完成了典型錨固洞室爆破響應(yīng)的地質(zhì)力學模型試驗，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ξ灰坪图铀俣?、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)力波形曲線正壓時間較長，邊墻水平應(yīng)力波形曲線正壓時間較短，且曲線波動較大；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較大，且?guī)?/p>

3、毫秒后才出現(xiàn)峰值；頂?shù)装逑鄬ξ灰撇ㄐ吻€的波動不大，且有殘余變形產(chǎn)生，通過系統(tǒng)地分析總結(jié)洞室典型部位應(yīng)力等主要力學量的時程特征，為設(shè)計和改進加固洞室方法提供了依據(jù)。 2.首次較系統(tǒng)地對若干常用不同類型的錨桿加固洞室方法，開展了對比模型試驗研究，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短密錨桿加固洞室分別相比，長密錨桿、長短相間錨桿和拱腳

4、加長長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ξ灰坪图铀俣取⑦厜铀俣容^??；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)無裂紋。通過綜合比較各洞室圍巖應(yīng)力等力學量和洞室宏觀破壞形態(tài)的差異，不但得出了拱腳加長長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)力波形曲線與實測應(yīng)力波形曲線在形態(tài)上是相似的，應(yīng)力波的傳播趨勢是一致的；通過對拱頂圍巖應(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)律同模型試驗的一致，這樣，在計算結(jié)果與試驗結(jié)果基本符合的基礎(chǔ)上，采用分別固定錨桿間距和長度的方法，得到了對確定藥量、確定位置時，洞室抗爆性能最佳的錨桿間距和長度等參數(shù)給出了定量結(jié)果，對加固抗爆技術(shù)的定量化研究具有啟迪意義。 4