【硕士】岩溶隧道开挖爆破对围岩及溶洞的影响研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：岩土工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：长沙理工大学　　学位年度： 2009年　　随着我国高等级公路的不断发展，在岩溶地区修建公路隧道将是不可以避免的。岩溶区隧道开挖过程中的最大危害就是爆破对隧道和溶洞围岩产生的损伤，使临近溶洞和隧道之间产生裂隙贯通，降低围岩承载力，破坏了原有应力场，使局部围岩产生应力集中，对施工和围岩的稳定性产生不利影响。　　本文以清(远)连(州)一级公路升级改造(高速)工程B4标段的白须公隧道所遭遇的特大溶洞为背景，主要研究了以下几个方面：1)溶洞段隧道开挖时溶洞围岩及其支顶结构的应力重分布情况；2)溶洞支顶结构以及溶洞顶板和侧壁在附近隧道开挖过程中的位移变化；3)爆破荷载作用下溶洞围岩中地震波的传播规律，并结合现场实测溶洞壁质点振动峰值，初步探讨附近隧道爆破开挖时溶洞质点安全振动速度标准。　　通过数值模拟分析及其与实测结果的对比分析，对溶洞段隧道的爆破震动分析取得的主要成果如下：　　(1)靠近主隧道侧的溶洞围岩和支撑墙的水平位移要大于其竖向位移，溶洞左侧壁的水平位移最大，而竖向位移在隧道上台阶开挖过程中逐渐增大，下台阶开挖对围岩沉降影响较小。支撑墙顶的沉降大约是其附近溶洞项板的56．3％，并且支撑墙顶承受的围岩压力较大，该处为应力集中区域。　　(2)溶洞隧道前段的应力和位移比“老虎嘴"处变化复杂，溶洞区隧道前段拱顶位移和围岩应力明显要比“老虎嘴"处大，而且开挖上台阶比开挖下台阶时位移增加的快，当隧道开挖断面远离所测断面约20m后位移趋于稳定。　　(3)救援通道前段开挖时靠近其一侧的溶洞壁质点振速超过了《爆破安全规程》中交通隧道质点振动速度不大于lO～20cm／s的规定。调整爆破参数后振速基本控制在lOcm／s以下，大大减小了溶洞围岩的扰动。　　(4)质点爆破峰值振速随单段最大药量的增加而增大或距爆源的减小而增大，应根据爆破安全振速确定最大单段爆破药量，严格控制在其安全范围之内。即对救援通道掘进时溶洞围岩振速峰值应不大于8cm／s，主洞爆破时围岩的峰值振速应不大于6cm／s

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