隧道围岩爆破损伤防护的霍普金森压杆试验

›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (1): 77-83.

隧道围岩爆破损伤防护的霍普金森压杆试验

代仁平¹，郭学彬²，宫全美¹，蒲传金²，张志呈²

1. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804；2. 西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳 621010

收稿日期:2009-12-21 出版日期:2011-01-10 发布日期:2011-01-19
作者简介:代仁平，男，1981年生，博士研究生，主要从事地铁隧道相关研究。
基金资助:
西南科技大学重大科技成果培育项目(No. 06cgzx02)。

SHPB test on blasting damage protection of tunnel surrounding rock

DAI Ren-ping¹，GUO Xue-bin²，GONG Quan-mei¹，PU Chuan-jin²，ZHANG Zhi-cheng²

1. Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China; 2. School of Environment and Resources, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621010, China

Received:2009-12-21 Online:2011-01-10 Published:2011-01-19

摘要/Abstract

摘要：

为减小爆破对隧道围岩的损伤，在传统光面爆破装药结构基础上，设计一种在炮孔一侧安放PVC-U材料来保护隧道围岩的装药结构，并分析了该方法的作用机制。为分析和验证PVC-U管对隧道围岩损伤的防护效果，利用Φ100 mm的霍普金森试验装置进行隧道围岩损伤防护试验，从试件宏观破坏、应力波衰减和能量变化3方面进行了分析。结果表明：防护材料改变了岩石的受力状态，当防护材料厚度从0增加到6.24 mm时，无防护材料的试件的破坏程度比有防护材料的试件严重，且随着防护材料厚度的增加破坏程度不断减小；试件的应力峰值呈不断降低趋势；应力峰值的降低率不断增加；耗散能与入射能比值从61.08%下降到39.97%。可见，防护材料对岩石冲击损伤具有一定防护作用。该方法在某巷道掘进中得到应用，并取得了良好效果。

关键词: 隧道围岩, 爆破, 损伤防护, 分离式霍普金森压杆, 防护材料

Abstract:

In order to decrease the blasting damage to tunnel surrounding rocks, a new charging structure and its mechanism are proposed based on the traditional smooth blasting charging structure. The PVC-U material is placed beside the burn-cut cavities to protect the surrounding rocks of the tunnel. The Φ100 mm Hopkinson test equipment is used for the purpose of researching the weakening level of the PVC-U pipe. The analysis is made on macroscopic damage of the test sample, attenuation of stress wave and dissipation of energy respectively. The test results show that: the stress state of rock is changed by the protective layer and the damage of the rock without protective layer is worse than that with the protective layer; and as increasing of the thickness of protective layer from 0 to 6.24 mm, the degree of rock damage decreases; the stress peak shows decreasing trend; and the reduction rate of peak stress value increases instantly. The ratio of dissipation of energy and the incident is reduced from 61.08% to 39.97%. Thus the conclusion can be drawn that the impact damage of rock is protected by the protective layer. Good results have been obtained in a roadway excavation project.

Key words: tunnel surrounding rock, blasting, damage protection, split Hopkinson pressure bar, protective layer

中图分类号:

TU 452

代仁平，郭学彬，宫全美，蒲传金，张志呈. 隧道围岩爆破损伤防护的霍普金森压杆试验[J]. , 2011, 32(1): 77-83.

DAI Ren-ping，GUO Xue-bin，GONG Quan-mei，PU Chuan-jin，ZHANG Zhi-cheng. SHPB test on blasting damage protection of tunnel surrounding rock[J]. , 2011, 32(1): 77-83.

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