爆破振动对巷道围岩支护结构影响的研究.pdf

中图分类号婴2 3 5 学科分类号 垒 Q 2 Q 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 爆破振动对巷道围岩支护结构影响的研究 作者姓名 呈挂渲 专业名称 本王猩 研究方向 蚩工猩 导师姓名 塞堕塾拯 导师单位 塞邀理王太堂 答辩委员会主席逊挞挂塾拯 论文答辩日期2 0 1 6 年6 月4 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 6 年6 月1 0 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni n ．C i v i lE n g i n e e r i n g S t u d yo nt h ei n f l u e n c eo fb l a s t i n gv i b r a t i o no ns u p p o r t i n g 一一 一 s t r u c t u r eo f s u r r o u n d i n gr o c k C a n d i d a t e M a Z h i q i n g S u p e r v i s o r P r o f ．Z , g r o t ．o n g0 ’、i ‘ S c h o o lo fC i v i l E n g i n e e r i n g A n H u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，P ．R ．C H I N A J u n e ．2 0 16 一j 硎哆一 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 塞邀堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名 弓耘占茜 日期2 9 』} 年6月6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞邀堡王太堂有保留、使用学位论文的 规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞徼 堡．王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后 适用本授权书 学位论文作者签名弓犯、璃签字日期2 0J 1 6 6 月毛日 导师签名＼／弓锄努 签字日期刎年多月多日 万方数据 摘要 摘要 钻爆法仍然是巷道掘进中的主要破岩方法，在掘进过程中为保证巷道的稳定性，必 须要对巷道围岩进行支护，支护结构一般为锚喷。爆炸应力波和爆破振动效应会对混凝 土喷层产生不利影响，因此，研究爆破动载荷作用下混凝土喷层的动态力学性能具有重 要的理论意义和工程实际意义。 依托国家自然科学基金项目煤矿深井软岩巷道爆破地震危害及控制研究 编号 5 1 2 7 4 0 0 9 。论文以混凝土损伤模型和爆破振动理论为基础，在理论上建立喷射混凝土 损伤模型，运用A N S Y S ／L S ．D Y N A 有限元分析方法，分析巷道掘进爆破振动下的喷射 混凝土的应力变化和造成喷层损伤破坏机理。 根据应力波理论，分别分析了冲击波、应力波和地震波在介质中的传播规律，着重 分析了应力波在混凝土中的传播与衰减规律。对应力波在混凝土与岩石结合面的反射与 透射进行了研究。比较分析了混凝土在冲击载荷作用的损伤本构模型，将粘弹塑性模型 作为本文采用的模型。 对龄期1 天的混凝土进行有限元分析表明，距离爆源越近，混凝土喷层质点振动速 度越大，混凝土越容易破坏。通过分析不同龄期混凝土喷层在爆破作用下的变形情况得 出，不同龄期混凝土喷层应力波的作用下破坏程度和破坏范围不同，龄期越长的混凝土 喷层在应力波作用下变形程度越小，影响的范围和所受的破坏也越小。现场对爆破振动 进行监测与分析的结论与模拟的结果相似。 图3 4 表8 参6 3 关键词混凝土喷层；爆破振动；损伤模型；有限元模拟；现场监测 分类号T D 2 3 5 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 I I 万方数据 A b s 仃a c t A b s t r a c t T h ed r i l l i n ga n db l a s t i n gm e t h o di ss t i l lt h em a i nr o c kb r e a k i n gm e t h o di nt h et u n n e le x c a v a t i o n ．I n o r d e rt oe n s u r et h es t a b i l i t yo ft h er o a d w a y , t h es u p p o r to ft h e s u r r o u n d i n gr o c km u s tb es u p p o r t e d ． B l a s t i n gs t r e s sw a v ea n db l a s t i n gv i b r a t i o ne f f e c tw i l lh a v ea d v e r s ee f f e c t so nt h ec o n c r e t es p r a yl a y e r T h e r e f o r e ，s t u d yo nb l a s t i n gd y n a m i cl o a du n d e rt h ea c t i o no fs h o t c r e t el a y e r , d y n a m i cm e c h a n i c a l p r o p e r t i e si so fi m p o r t a n tt h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c ea n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e ． S u p p o r t e db yt h eN a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a “B a s i cr e s e a r c ho nr o c kc r u s h i n g m e c h a n i s ma n da p p l i c a t i o no fd e e ph o l ea d v a n c e df r a c t u r eb l a s t i n gi ni n f i n i t yr o c km a s s N o 5 14 0 4 010 ”． B a s e do nt h ed a m a g em o d e lo fc o n c r e t ea n db l a s t i n gv i b r a t i o nt h e o r y , i nt h e o r yt oe s t a b l i s hj e tc o n c r e t e d a m a g em o d e l ，u s i n gA N S Y S ／L S - D Y N Af i n i t ee l e m e n tm e t h o d ，s t r e s sv a r i a t i o na n dt h er e s u l t i n gs p r a y l a y e rd a m a g em e c h a n i s ma n a l y s i so fb l a s t i n gv i b r a t i o ni nt u n n e le x c a v a t i o no ft h es h o t c r e t e ． A c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fs t r e s sw a v e ，t h ep r o p a g a t i o nl a wo fs h o c kw a v e ，s t r e s sw a v ea n ds e i s m i c w a v ei nm e d i u ma r ea n a l y z e d ，a n dt h ep r o p a g a t i o na n da t t e n u a t i o no fs t r e s sw a v ei nc o n c r e t ea r ea n a l y z e d e m p h a t i c a l l y ．T h er e f l e c t i o na n dt r a n s m i s s i o no ft h es t r e s sw a v ei nt h ec o n c r e t ea n dt h er o c ks u r f a c ei s s t u d i e d T h ed a m a g ec o n s t i t u t i v em o d e lo fc o n c r e t eu n d e ri m p a c tl o a di sc o m p a r e da n da n a l y z e d ，a n dt h e m o d e li Su s e da st h em o d e l ． F i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so fc o n c r e t ef o rId a y so f a g es h o w st h a tt h ec l o s e rt h ed i s t a n c ef r o mb l a s t i n g 8 0 u r c e ．t h eg r e a t e rt h ev i b r a t i o nv e l o c i t yo fc o n c r e t es p r a yl a y e r , t h ee a s i e rt h ec o n c r e t ed a m a g e ．T h r o u g h t h ed i f f e r e n ta g ec o n c r e t es p r a yl a y e ru n d e rt h ea c t i o no f b l a s t i n gi nd e f o r m a t i o na n a l y s i s ，w ef o u n dt h a t , d i f f e r e n ta g ec o n c r e t es p r a yl a y e rs t r e s sw a v eu n d e rt h ea c t i o no fd a m a g e d e g r e ea n dt h ee x t e n to fd a m a g e d i f f e r e n ta g em o r ec o n c r e t es p r a yl a y e ru n d e rt h ea c t i o no fs t r e s sw a v ed e f o r m a t i o nd e g r e ei s s m a l l ，r a n g e a n dd a m a g eb yt h es m a l l e r ．T h er e s u l t so ft h em o n i t o r i n ga n da n a l y s i so fb l a s t i n gv i b r a t i o na r es i m i l a rt o t h er e s u l t so fs i m u l a t i o n F i g u r e3 4 t a b l e8r e f e r e n c e6 3 K E Y W O R D S S h o t c r e t el a y e r ；b l a s t i n gv i b r a t i o n ；d a m a g em o d e l ；f i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o n ；f i e l dt e s t C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 2 3 5 I I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 I V 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ⋯．．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．⋯．．⋯．．⋯⋯．．⋯⋯⋯．I I I 1 绪{ 仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 1 ． 1 ．1 研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 ． 1 ．2 研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 ． 1 ．2 ．1 国外发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 ． 1 ．2 ．2 国内发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 ． 1 ．3 存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 ． 1 ．4 本文研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．5 技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 ． 2 爆破作用下岩石破碎基本理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 ． 2 ．1 岩石破碎机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7 ． 2 ．1 ．1 爆轰气体膨胀压力作用破坏理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 ． 2 ．1 ．2 应力波反射拉伸破坏理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 ． 2 ．1 ．3 冲击波和爆轰气体膨胀压力共同作用的观点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 ． 2 ．1 ．4 损伤力学观点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 ． 2 ．2 岩石爆破作用破坏过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 ． 2 ．2 ．1 爆破作用下裂隙区的形成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 ． 2 ．2 ．2 爆破作用下压碎区的形成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 ． 2 ．2 ．3 爆破作用下破裂区的形成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 ． 2 ．2 ．4 爆破作用下震动区的形成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ． 2 ．2 ．5 爆炸应力分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ． 2 ．3 爆破振动衰减规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 ． 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．13 ． 3 应力波在喷射混凝土中的传播及混凝土损伤模型的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 ． 3 ．1 应力波的形成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 5 ． 3 ．1 ．1 应力波的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 ． V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．1 ．2 应力波的传播过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，1 5 ． 3 ．2 应力波在喷射混凝土中的的传播与衰减⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 5 ． 3 ．2 ．1 应力波在喷射混凝土中的传播压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 ． 3 ．2 ．2 冲击波的衰减规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 ． 3 ．2 ．3 应力波的衰减规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17 ． 3 ．2 ．4 地震波的衰减规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 ． 3 ．3 混凝土损伤模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 1 8 ． 3 ．3 ．1 损伤的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 8 - 3 ．3 ．2 损伤演化方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯一1 8 - 3 ．3 ．3 混凝土动态损伤本构模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一19 3 ．3 ．4 混凝土损伤演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 1 - 3 ．3 ．5 粘弹塑性模型的理论与实验验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 2 - 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一2 2 - 4 巷道掘进爆破振动监测与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 5 4 ．1 工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯一2 5 - 4 ．1 ．1巷道概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 2 5 - 4 ．1 ．2 水文地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 5 - 4 ．2 巷道支护结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 2 6 - 4 ．2 ．1 临时支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 6 - 4 ．2 ．2 永久支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 - 4 ．2 ．3 支护结构质量要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 9 4 ．2 ．4 支护结构施工要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 9 - 4 ．3 爆破方案与爆破参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 3 0 一 4 ．3 ．1 爆破器材选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 0 4 ．3 ．2 炮眼布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 0 - 4 ．4 爆破振动监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一3 3 - 4 ．4 ．1 器材选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 3 4 ．4 ．2 爆破振动监测流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 3 一 V I 万方数据 目录 4 ．4 ．3 数据记录及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 4 ．4 ．4 爆破振动校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 0 ． 4 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 ． 5爆破对不同龄期混凝土喷层影响的数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ． 5 ．1 A N S Y S ／L S ．D Y N A 程序的理论简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ． 5 ．1 ．1 基本控制方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ． 5 ．1 ．2 空间有限元的离散化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 ． 5 ．1 ．3 简化积分单元与沙漏控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 4 ． 5 ．1 ．4 时间积分和时间步长控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 5 ． 5 ．2 材料模型及状态方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6 ． 5 ．2 ．1 炸药材料的模型和状态方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 6 ． 5 ．2 ．2 岩石的材料模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 ． 5 ．2 ．3 空气材料模型及状态方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 8 ． 5 ．2 ．4 混凝土的材料模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 ． 5 ．3 有限元模型的建立与前处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6 ． 5 ．3 ．1 炸药材料的模型和状态方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 ． 5 ．3 ．2 岩石的材料模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 ． 5 ．3 ．3 空气材料模型及状态方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 8 ． 5 ．4 计算与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 2 ． 5 ．4 ．1 龄期1 天混凝土喷层应力应变分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 ． 5 ．4 ．2 龄期l 天混凝土喷层振动速度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 6 ． 5 ．4 ．3 不同龄期混凝土喷层变形分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 ． 5 ．4 ．4 质点振动速度对不同龄期混凝土喷层的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 5 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 8 ． 6 总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 9 ． 6 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 9 ． 6 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 0 ． 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 1 - ⅥI 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 5 一 作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 7 7 一 ⅥI l 万方数据 C o n t e n t s C o n t e n t s A b s t r a c t ⋯．．⋯．．⋯．⋯．．．．⋯．．．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯．．I 1 I n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 ． 1 ．1R e s e a r c hb a c k g r o u n d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．1 ． 1 ．2R e s e a r c hs t a t u s ⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．2 ． 1 ．2 ．1O v e r s e a sR e s e a r c hS t a t u s ．．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．2D o m e s t i cr e s e a r c hs t a t u s ⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 ． 1 ．3 E x i s t i n gp r o b l e m s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 ． 1 ．4 C o n t e n to f t h i sp a p e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 ． 1 ．5 T e c h n o l o g yr o a d m a p ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．5 ． B a s i ct h e o r yo f r o c kf r a g m e n t a t i o nu n d e rb l a s t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 ． 2 ．1R o c kf r a g m e n t a t i o nm e c h a n i s m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 ． 2 ．1 ．1D e t o n a t i o ng a se x p a n s i o np r e s s u r et h e o r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．7 ． 2 ．1 ．2T e n s i l ef a i l u r et h e o r yo fs t r e s sw a v er e f l e c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 ． 2 ～13T h ev i e w p o i n to f t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e ns h o c kw a v ea n dg a s ⋯⋯⋯⋯．．．8 ． 2 ．1 ．4 D a m a g em e c h a n i c sv i e w p o i n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．9 ． 2 ．2 F a i l u r ep r o c e s so f r o c kb l a s t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．9 ． 2 ．2 ．1 F o r m a t i o no ff r a c t u r ez o n eu n d e r b l a s t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．9 2 ．2 ．2F o r m a t i o no f c r u s h i n gz o n eu n d e r b l a s t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 ． 2 ．2 ．3F o r m a t i o no f r u p t u r ez o n eu n d e rb l a s t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．．．1 0 ． 2 ．2 ．4F o r m a t i o no fs e i s m i cz o n eu n d e rb l a s t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 ． 2 ．2 ．5 E x p l o s i v es t r e s sd i s t r i b u t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．11 ． 2 ．3 B l a s t i n gv i b r a t i o na t t e n u a t i o nl a w ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 ． 2 ．4 S u m m a r y ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 ． S t u d yo np r o p a g a t i o no fs t r e s sw a v ea n dt h ed a m a g em o d e lo fc o n c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15 ． 3 ．1F o r m a t i o no f s t r e s sw a v e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 ． 3 ．1 ．1 D e f i n i t i o no fs t r e s sw a v e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一．1 5 ． 3 ．1 ．2 P r o p a g a t i o np r o c e s so f s t r e s sw a v e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．1 5 ． I X 2 3 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．2 P r o p a g a t i o na n d a t t e n u a t i o no f s t r e s sw a v ei nc o n c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 1 5 3 ．2 ．1S t r e s sw a v ep r o p a g a t i o np r e s s u r ei nc o n c r e t e ⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．一1 5 3 ．2 ．2A t t e n u a t i o nl a wo fs h o c kw a v e ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 16 - 3 ．2 ．3A t t e n u a t i o nl a wo fs h o c kw a v e ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 1 7 - 3 ．2 ．4A t t e n u a t i o nl a wo fs e i s m i cw a v e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 1 7 3 ．3C o n c r e t ed a m a g em o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 18 - 3 ．3 ．1 D e f m i t i o no f d a m a g e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一- 1 8 - 3 ．3 ．2 D a m a g ee v o l u t i o ne q u a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 1 8 3 ．3 ．3 D y n a m i cd a m a g e c o n s t i t u t i v em o d e lf o rc o n c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 1 9 - 3 ．3 ．4 D a m a g e e v o l u t i o nl a wo f c o n c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 1 - 3 ．3 ．5 V e r i f i c a t i o no f v i s c oe l a s t i cp l a s t i cm o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 2 - 3 ．4 S u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 2 2 - 4F i e l dt e s t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 5 - 4 ．1 P r o j e c tp r o f i l e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 5 _ 4 ．1 ．1 R o a d w a ys u r v e y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 5 - 4 ．1 ．2 H y d r og e o l o g i c a lc o n d i t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 5 - 4 ．2 T u n n e ls u p p o r t i n gs t r u c t u r e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 6 - 4 ．2 ．1 T e m p o r a r ys u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 6 - 4 ．2 ．2P e r m a n e n ts u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 _ 4 ．2 ．3Q 谳时r e q u i r e m e n to fs u p p o r t i n gs t r u c t u r e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 9 - 4 ．2 ．4 S u p p o r t i n gs t r u c t u r ec o n s t r u c t i o nr e q u i r e m e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 9 - 4 ．3 B l a s t i n gs c h e m ea n db l a s t i n gp a r a m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 0 - 4 ．3 ．1S e l e c t i o no f b l a s t i n ge q u i p m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 3 0 - 4 ．3 ．2 B l a s t h o l e s e t t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 0 - 4 ．4 M o n i t o r i n ga n da n a l y s i so fb l a s t i n gv i b r a t i o n i nt u n n e le x c a v a t i o nb l a s t i n g ⋯”- 3 3 - 4 ．4 ．1 E q u i p m e n t s e l e c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 3 ‘ 4 ．4 ．2 B l a s t i n gv i b r a t i o nm o n i t o r i n gp r o c e s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 3 - 4 ．4 ．3D a t ar e c o r d i n ga n da n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 - X 万方数据 C o n t e n t s 4 ．4 ．4C h e c ko f b l a s t i n gv i b r a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 4 0 4 ．5 S u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 4 0 5N u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft h ee f f e c to fb l a s t i n go nc o n c r e t ea td i f f e r e n ta g e ⋯⋯⋯⋯⋯．．一41 5 ．1B r i e fi n t r o d u c t i o nt ot h et h e o r yo f A N S Y S ／L S - D Y N Ap r o g r a m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 4 1 5 ．1 ．1B a s i cc o n t r o le q u a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 4 1 - 5 ．1 ．2D i s c r e t i z a t i o no fs p a t i a lf i n i t ee l e m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 4 2 - 5 ．1 ．3 S i m p l i f i e di n t e g r a le l e m e n ta n dh o u r g l a s sc o n t r o l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 4 4 - 5 ．1 ．4T i m ei n t e g r a t i o na n dt i m es t e pc o n t r o l ⋯⋯⋯⋯