›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (8): 2613-2618.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

地下洞室开挖爆破围岩松动圈的数值分析计算

肖 明1,2,张雨霆1,2,陈俊涛1,2,田 华3   

  1. 1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072, 2. 武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室,武汉 430072, 3. 河北省电力勘测设计研究院,石家庄 050031
  • 收稿日期:2008-12-02 出版日期:2010-08-10 发布日期:2010-08-30
  • 作者简介:肖明,男,博导,主要从事地下工程结构研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重大研究计划(No. 90715042);国家杰出青年科学基金(No. 50725931);国家科技支撑计划(No. 2008BAB29B01);武汉大学优秀博士学位论文培育基金(No. 2008-17)。

Numerical analysis of excavation damaged zone of underground caverns induced by excavation blasting

XIAO Ming 1,2,ZHANG Yu-ting 1,2,CHEN Jun-tao 1,2,TIAN Hua3   

  1. 1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering, Wuhan University, Ministry of Education, Wuhan 430072, China; 3. Hebei Provincial Electric Power Design & Research Institute, Shijiazhuang 050031, China
  • Received:2008-12-02 Online:2010-08-10 Published:2010-08-30

摘要:

根据数值计算提出了在地下洞室开挖爆破中,确定围岩松动圈的方法。给出了地下洞室开挖爆破的三维弹塑性损伤有限元计算方法。该方法论述了爆破荷载、重力荷载和开挖荷载的计算、施加以及迭代的方法,可以合理反应爆破对围岩稳定的影响和锚固支护施加的效果;结合岩石松动圈的实测方法,推导了判定围岩开始松动的损伤系数阈值公式,可以结合数值计算得到的洞周围岩损伤系数分布,确定在开挖爆破作用下围岩松动圈的范围。对实际工程的分析计算表明,根据数值计算判定的围岩松动范围与实测松动范围的规律基本一致,量值吻合较好,其结果为地下洞室开挖爆破的围岩松动圈的确定提供了有效的方法。

关键词: 开挖爆破, 数值分析, 损伤系数, 围岩松动圈, 地下洞室

Abstract:

A numerical method to identify the range of excavation damaged zone (EDZ) induced by underground excavation and blasting is put forward. Firstly, the numerical approach for analyzing the underground excavation and blasting is presented based on three-dimensional elastoplastic FEM considering damage. This approach introduces how the blasting load, gravitational load and excavation load are calculated, applied and iterated. The influence of excavation blasting on surrounding rock stability and the effect of anchor support measures are both properly reflected. Based on the measurement method of EDZ in engineering practices, the threshold value of damage coefficient is obtained. Therefore, by employing the distribution of damage coefficients derived from numerical analysis, the range of EDZ of surrounding rock can be identified. A case study is conducted. It is discovered that the ranges of EDZ derived from numerical analysis and in-situ measurement agree well with each other; and the errors are within an acceptable range. It is therefore concluded that the proposed numerical method is effective to identify the range of EDZ of underground caverns induced by excavation and blasting.

Key words: excavation blasting, numerical analysis, damage coefficient, excavation damaged zone (EDZ), underground cavern

中图分类号: 

  • TV 554
[1] 朱才辉, 崔 晨, 兰开江, 东永强. 砖-土结构劣化及入侵建筑物拆除 对榆林卫城稳定性影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3153-3166.
[2] 李 宁, 杨 敏, 李国锋. 再论岩土工程有限元方法的应用问题[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1140-1148.
[3] 郑黎明, 张洋洋, 李子丰, 马平华, 阳鑫军, . 低频波动下考虑孔隙度与压力不同程度变 化的岩土固结渗流分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1158-1168.
[4] 郑广辉, 许金余, 王 鹏, 方新宇, 王佩玺, 闻 名, . 冻融循环作用下层理砂岩物理特性及劣化模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 632-641.
[5] 王建军, 陈福全, 李大勇. 低填方加筋路基沉降的Kerr模型解[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 250-259.
[6] 崔 臻,盛 谦,冷先伦,罗庆姿,. 地下洞室地震动力响应的岩体结构控制效应[J]. , 2018, 39(5): 1811-1824.
[7] 闫澍旺,李 嘉,闫 玥,陈 浩,. 黏性土地基中竖向圆孔的极限稳定深度研究[J]. , 2018, 39(4): 1176-1181.
[8] 阿比尔的,郑颖人,冯夏庭,丛 宇,. 平行黏结模型宏细观力学参数相关性研究[J]. , 2018, 39(4): 1289-1301.
[9] 郭浩然,乔 兰,李 远. 能源桩与周围土体之间荷载传递模型的改进及其桩身承载特性研究[J]. , 2018, 39(11): 4042-4052.
[10] 李一凡,董世明,潘 鑫,李念斌,原 野. 砂岩的I/III复合型断裂试验研究[J]. , 2018, 39(11): 4063-4070.
[11] 郭 洋,李 清,徐文龙,钱 路,田 策. 条形药包爆破预制贯通裂纹动态断裂过程研究[J]. , 2018, 39(10): 3882-3890.
[12] 刘天翔,王忠福, . 隧道正交穿越深厚滑坡体的相互影响分析与应对措施[J]. , 2018, 39(1): 265-274.
[13] 宋许根,陈从新,夏开宗,陈龙龙,付 华,邓洋洋,杜根明,. 竖井变形破坏机制与继续使用可行性探究[J]. , 2017, 38(S1): 331-342.
[14] 刘国庆,肖 明,周 浩. 地下洞室预应力锚索锚固机制及受力特性分析[J]. , 2017, 38(S1): 439-446.
[15] 符贵军,张思渊,张玉军. 一种双重孔隙-裂隙岩体流变模型及其在地下洞室有限元分析中的应用[J]. , 2017, 38(2): 601-609.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 楚锡华,徐远杰. 基于形状改变比能对M-C准则与 D-P系列准则匹配关系的研究[J]. , 2009, 30(10): 2985 -2990 .
[2] 刘豆豆,陈卫忠,杨建平,谭贤君,周喜德. 脆性岩石卸围压强度特性试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2588 -2594 .
[3] 王桂尧,李 斌,罗 军,付宏渊. 粉土基质吸力的新型量测装置与土-水特征研究[J]. , 2010, 31(11): 3678 -3682 .
[4] 卢应发,陈朱蕾,谢文良,吕志中. 垃圾卫生填埋中的一些岩土工程技术[J]. , 2009, 30(1): 91 -98 .
[5] 贾 强,应惠清,张 鑫. 锚杆静压桩技术在既有建筑物增设地下空间中的应用[J]. , 2009, 30(7): 2053 -2057 .
[6] 路军富,王明年,贾媛媛,喻 渝,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究[J]. , 2011, 32(3): 843 -848 .
[7] 王成华,安建国. 含扩径桩的群桩基础竖向承载性状数值分析[J]. , 2011, 32(S2): 580 -585 .
[8] 方 焘 ,刘新荣 ,耿大新 ,罗 照 ,纪孝团 ,郑明新 . 大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)[J]. , 2012, 33(10): 2947 -2952 .
[9] 胡万雨 ,陈向浩 ,林 江 ,况磊强 . 瀑布沟水电站砾石土心墙初次蓄水期原位钻孔渗流试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1259 -1263 .
[10] 朱 星 ,许 强 ,汤明高 ,付小敏 ,周建斌 . 典型岩石破裂产生次声波试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1306 -1312 .