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、倉庫等防護工程構成了嚴重的威脅，因此，開展防護工程圍巖加固技術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，設計并完成了典型錨固洞室爆破響應的地質(zhì)力學模型試驗，得到了洞室圍巖垂直應力和水平應力、洞壁表面應變、頂?shù)装逑鄬ξ灰坪图铀俣取⑦厜铀俣炔ㄐ吻€，這些曲線的特征是：拱頂、邊墻垂直應力波形曲線正壓時間較長，邊墻水平應力波形曲線正壓時間較短，且曲線波動較大；由洞壁表面應變波形曲線可看出，拱頂產(chǎn)生拉應變，其它部位基本上產(chǎn)生壓應變，各洞室一般拱腳部位應變最大；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)地分析總結洞室典型部位應力等主要力學量的時程特征，為設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)在圍巖應力及其衰減規(guī)律、洞壁應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力較大，應力衰減系數(shù)?。憾幢诒砻鎽儭㈨?shù)装逑鄬ξ灰坪图铀俣?、邊墻加速度較??；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論，而且還給出了各類常見加固方法在給定藥量下的應力和位移的擬合關系式。 3.完成了錨桿加固洞室爆破響應問題的LS-DYNA3D數(shù)值模擬，得到了洞室拱頂圍巖垂直

5、應力波形曲線、拱頂位移波形曲線，結果表明：模擬應力波形曲線與實測應力波形曲線在形態(tài)上是相似的，應力波的傳播趨勢是一致的；通過對拱頂圍巖應力和位移峰值的分析知，加固洞室拱頂圍巖垂直應力與衰減規(guī)律和位移的變化規(guī)律同模型試驗的一致，這樣，在計算結果與試驗結果基本符合的基礎上，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)給出了定量結果，對加固抗爆技術的定量化研究具有啟迪意義。 4