邻近边坡爆破振动规律实验研究

本科毕业论文题目：邻近边坡爆破振动规律实验研究学院:理学院专业:工程力学学号:201007152040学生姓名:王佳亮指导教师:钟冬望日期:二〇一四年六月武汉科技大学本科毕业论文I摘要随着爆破在边坡开挖过程中的应用越来越广泛，爆破地震效应对于边坡稳定性的影响在实际工程中被人们渐渐地发现和认识。探索爆破震动在岩质边坡的传播规律及其对于边坡稳定性的影响，通过实验研究找到切实可行的有效的方法来减少爆破震动对于岩质边坡的不良影响有着深远又重大的意义。本文在理论分析和室内试验的基础上，主要进行了一下几方面的工作：从边坡质点振动速度的角度分析，得出了爆破振动在边坡中的传播规律。在没有减震沟的情况下，得出混凝土边坡模型的质点振速衰减公式为：77.13/1R/Q62.153）（坡顶V28.23/1)R/Q(87.104坡底V式中：坡顶V为坡顶检测质点振速峰值，cm/s；坡底V为坡底检测质点振速峰值，cm/s；Q为单段最大药量，kg；R为爆源至测点的水平距离，m。可以发现，在同等条件下坡顶振速大于坡底振速，高程放大效应比较明显。在有减震沟的情况下：通过爆破区的测点3与保护区的测点4的振速最大值进行比较可得，垂直方向振速最大值降低了72.7%，水平方向振速最大值降低了67.9%；同样，取爆破区的测点6与保护区的测点5的振速最大值进行比较可得，垂直方向振速最大值降低了86.2%。而水平方向振速最大值降低了64.7%。从上可得：人工预留的预裂缝作为减震沟具有明显的减震效果。关键词:边坡；爆破振动；振动响应；实验分析武汉科技大学本科毕业论文IIAbstractWithblastingslopeexcavationprocessmorewidely,theimpactofblastingseismiceffectofslopestabilityintheactualprojectbeengraduallydiscover.Exploretheblastingvibrationinrockslopepropagationofitsimpactonslopestability;throughexperimentalresearchtofindpracticalandeffectivewaystoreducevibrationforrockslopeandhasfar-reachingnegativeimpactsignificance.Basedonthetheoreticalanalysisandlaboratoryexperiments,mainlyforthefollowingworkareas:Fromtheanalysisoftheslopeangleoftheparticlevibrationvelocity,thepropagationlawofblastingvibrationinslope.Intheabsenceofdampingditchcase,theparticlevibrationvelocityattenuationformulaofconcreteslopemodelfor:77.13/1R/Q62.153）（scV28.23/1)R/Q(87.104sbVType:scVasthedetectionofpeakparticlevibration,cm/s;sbVasthebottomoftheslopedetectionofpeakparticlevibration,cm/s;Qasthesinglemaximumloading,kg;Risthesourcetothemeasurementpointexplosionhorizontaldistance,mCanbefoundinthesameconditions,thetopvelocityisgreaterthanthedownhillslopebottomvelocity,elevationamplificationeffectismoreobvious.Inthecaseofthedampingditch:throughthesurveypointpointblastingarea3andreserveof4ofthemaximumvelocityiscomparedtotheverticaldirection,themaximumvelocityisreducedby72.7%,thehorizontaldirectionthemaximumvelocityisreducedby67.9%;Similarly,measurepointblastingarea6andreserveof5ofthemaximumvelocityiscomparedtotheverticaldirection,themaximumvelocityisreducedby86.2%.Thehorizontalmaximumvelocitydecreasedby64.7%.Fromtheavailable:precrackartificialreservedasthedampingditchhasobviousdampingeffect.Keywords:Slope;Blastingvibration;Vibrationresponse;Numericalsimulation武汉科技大学本科毕业论文III目录1绪论...................................................................11.1问题的提出及意义.................................................11.2国内外研究现状...................................................11.3存在的问题和不足.................................................21.4主要研究方向和内容...............................................31.5基本假设.........................................................32岩石爆破作用原理及爆破震动传播规律.....................................32.1岩石爆破作用原理.................................................32.1.1引言.......................................................32.1.2岩石爆破破坏过程...........................................32.1.3影响爆破作用的因素.........................................32.2爆破震动传播规律.................................................42.2.1爆破振动机理...............................................42.2.2爆破地震波的形成及特征.....................................52.2.3爆破地震效应...............................................62.2.4衡量爆破震动强度的物理量...................................62.2.5爆破振动参数...............................................73边坡模型实验分析研究...................................................73.1实验模型.........................................................83.2测试器材.........................................................93.3采集数据........................................................103.4数据分析........................................................194结论和展望............................................................214.1主要结论........................................................214.2展望............................................................21参考文献.................................................................22致谢....................................................................24武汉科技大学本科毕业论文11绪论1.1问题的提出及意义爆破施工广泛应用于各类边坡工程，但爆破施工也会带来各种问题，使周围岩体产生程度不等的破坏，从而影响工程围岩及边坡岩体稳定条件。以往存在一种倾向，即当边坡产生破坏之后，常归咎于地质条件不良或岩体条件差，事实上，这种看法并不全面。应该承认，地质条件差固然是重要原因，而且是最主要的原因，但是必须看到，不良的爆破施工也会使好的或比较好的地质条件变差，这也是很重要的方面。在既有边坡邻近进行爆破施工时，如不采取措施尽可能减少爆破对边坡围岩的损坏，极有可能使边坡的稳定性遭到破坏。边坡在承受爆破震动力作用时，坡体中潜在的滑体会附加一惯性力，使潜在滑体的下滑力增大。此外，爆破会使边坡岩体产生大量的微裂纹，降低岩体的强度和抗滑力，这样就会使边坡稳定性逐渐变差。尤其对高陡边坡和地质条件及岩体强度较差的边坡地段，当爆破震动达到一定值时，边坡就会产生局部坍塌甚至整体滑坡。因此在研究边坡稳定性时必须考虑爆破震动对边坡的影响。爆破震动力对边坡稳定的影响主要有三个特点：外在性、人为性、可控性。事实上，绝大多数边坡的失稳并不直接与爆破有关，这并不说明爆破没有影响或影响不大，而仅仅说明由于人们对爆破采取了谨慎的态度，在技术工艺上使用了先进的控制措施，才减小了爆破影响，避免了由爆破直接诱发边坡破坏。相反，对于那些显然由于爆破直接导致失稳的实例，我们就可以看到爆破对边坡(主要是对台阶边坡和边坡的不稳定结构体)的影响是很大的。爆炸荷载作用下边坡动力稳定性以及评价标准问题的研究，目前还处于探索阶段，虽然取得了一定的研究成果，但还不完善。部分研究者分别通过离散元法、有限元法、有限差分法等对边坡在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟，得到了较为理想的结果，这说明通过数值模拟方法分析边坡岩体在爆炸荷载下的动力响应是可行的。1.2国内外研究现状爆破震动对边坡稳定性的影响是极其复杂的岩体工程地质力学问题，可以概括为以下三个方面:一是“弱化”作用，即由于爆破振动荷载的反复作用，使岩体的原生结构面、构造结构面和原有的裂纹裂隙扩展和延伸，甚至产生次生结构面(爆破裂隙)，导致岩体结构面抗剪强度的降低，减小了边坡的稳定性系数。二是“附加荷载”作用，即爆破振动引起的惯性力导致边坡整体下滑力加大，降低了边坡的安全系数。三是爆破振动荷载还使得地下水状态发生改变，直接或间接地影响滑动的抗滑能武汉科技大学本科毕业论文2力。目前用于岩石高边坡爆破振动动力稳定性分析的方法主要有极限平