茅田界隧道变质砂岩动力响应特性研究

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1、分类号学号M201273093学校代码10487密级硕士学位论文茅田界隧道变质砂岩动力响应特性研究学位申请人：王光壮学科专业：岩土工程指导教师：汪华斌教授答辩日期：2015.05.29AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonDynamicResponseofMetamorphicSandstoneinMaoTianjieTunnelCandidate:WangGuangzhuangMajor:GeotechnicalEngineeri

2、ngSupervisor:Prof.WangHuabinHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定

3、，即：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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本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和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要深埋长大的山岭隧道，在爆破荷载作用下，掌子面附近围岩会产生剧烈的振动，易诱发工程事故，影响工程的安全性。研究岩体的动力响应特征可以在一定程度上预测工程灾害，避免不必要的经济损失。本文以二广高速公路茅田界

4、隧道为工程依托，开展变质砂岩峰前卸围压及声发射试验，并采用ANSYS/LS-DYNA软件进行爆破荷载作用下的数值模拟工作，对茅田界隧道变质砂岩的动力响应特性进行分析研究。首先，本文简单阐述了岩石的爆破机理、岩体动力扰动特性及等效数值模拟的方法等基本内容。结合峰前卸围压试验，研究了茅田界隧道变质砂岩破坏特征。试验结果表明：围压可以有效抑制岩样的破坏，提高岩样的承载力；高卸荷速率下岩样的破坏存在突然性，岩样表现出更强的脆性破坏特征，同时岩样的极限储能降低。其次，开展掏槽孔塑性区扩展的研究，确定掏槽孔合理的装药集度为0.54kg/m，进而确定茅田界隧道III级围岩光面爆破的设计参数。

5、通过定义不同初始时刻的荷载子步实现微差起爆的效果，验证了光面爆破参数的合理性。最后，采用ANSYS/LS-DYNA软件，分析了茅田界隧道变质砂岩动力响应的基本规律。数值模拟结果表明：质点振动方向与应力波传播方向一致时，主频要高于其他方向的振动主频，且主频随位移变化的灵敏度较低；质点的峰值振速、质点的峰值位移和拱顶第一主应力峰值均表现出随着爆源距的增大而减小的特征；拱顶至边墙底部的第一主应力由主拉应力向主压应力转化；茅田界隧道III级围岩的合理爆破进尺为3~4m；隧道掌子面1m范围内的岩体动力响应最为敏感。关键词：变质砂岩动力响应卸荷试验光面爆破数值模拟I华中科技大学硕士学位论文

6、AbstractIndeep-buriedandlong-lengthmountaintunnel,surroundingrockmassesnearthetunnelfaceproduceseverevibrationsduetoblastloading.Thiswillleadtotheengineeringaccidents,andevendecreasetheengineeringsecurity.OnthebasisoftheMaoTianjietunnelontheErGuangexpressway,thisthesiswasfocusedontheanalysis

7、ofdynamicresponseoftherockmasstoblastloadingaftersimulationofANSYS/LS-DYNA,combingwiththeresultsofunloadingprocessforthemetamorphicsandstonebytheacousticemissionexperiment.Firstly,blastingmechanism,dynamicdisturbancecharacteristicsandtheequivalentm