隧道与地下工程钻爆法施工围岩破坏临界振速计算方法研究

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1、隧道与地下工程钻爆法施工围岩破坏临界振速计算方法研究1绪论1.1研究背景伴随着我国经济的迅猛发展，交通基础设施的建设也日新月异。我国幅员辽阔，并且还是山脉纵横，山区面积占国土面积的三分之二，在修建公路和铁路过程中常常遇到大山阻隔，要克服复杂的地形阻碍，势必要修建大量隧道，且很多是特长隧道、长隧道和降道群，因此隧道建设在我国交通基础设施中占有重要地位[1]。据了解，交通部于2014年5月发布的《2013年交通运输行业发展统计公报》中指出，截至2013年末，全国公路隧道为11359处、960.56万米，比上年末增加全国公路隧道为11359处、960.

2、56万米，增加1337处、155.29万米。其中，特长隧道562处、250.69万米，长降道2303处、393.62万米。2015年3月29日，习近平主席宣布共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路启动，中国将在2015年投资4000亿用于交通基础设施建设，致力于打造抓住交通基础设施的关键通道、关键节点和重点工程，优先打通缺失路段，畅通瓶颈路段，配套完善道路安全防护设施和交通管理设施设备，提升道路通达水平。推进建立统一的全程运输协调机制，促进国际通关、换装、多式联运有机衔接，逐步形成兼容规范的运输规则，实现国际运输便利化。由于我国与邻国接壤地段，

3、地质条件复杂，有很多高山是天然的屏障，那么隧道必然是首选。另外，我国正在规划延伸青藏铁路至尼泊尔，需要修建穿越喜马拉雅山的特长降道，全长540公里。目前，隧道与地下工程的施工方法主要有：明挖法、暗挖法、盾构法以及钻爆法(矿山法)等，其中钻爆法是最传统、应用最广、最普遍的一种。坚信钻爆法施工将在在我国未来交通基础设施建设和一带一路中发挥极其重要的作用。..1.2钻爆法施工技术的发展现状通过采用钻孔、装药、引爆开挖岩石的方法，被称钻爆法随道钻爆法施工技术已有了数百年的历史，这一方法最早是采用人工凿孔，然后逐个引爆药包，发展到现在采用凿岩台车或多臂钻车

4、进行钻孔，并且毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等爆破技术。随道掘进爆破的施工工艺日续完善的同时，与岩石爆破相关的理论研究也取得了很大的进展。世界上公认最早的随道应该是公元前2200年古巴比伦王国在为连接皇宫和神殿而修建的修建的长lOOOm，断面为3.6-4.5m的幼发拉底河下降道。最原始隧道开挖方法是用木材烧热需要深度为2米，装药方式及装药量与现场光爆试验尽量保持一致。3钻爆法施工围岩破坏和临界振速判定.........353.1围岩破坏的判定.........353.2围岩临界振速的确定.........383.3本章小结.........414建

5、立隧道围岩临界振速的数学模型.........434.1多元线性回归简介.........434.2基于多元回归算法建立预测隧道围岩临界振速.........444.3支持向量回归算法简介.........474.4基于进化支持向量回归算法预测围岩临界振速.........525建立预测隧道围岩的振动速度数学模型.........615.1围岩拱腰、拱脚、拱顶处节点速度提取.........615.2基于多元线性回归算法建立预测隧道围岩.........645.3基于进化支持向量回归算法建立预测隧道.........666工程应用本论文研究目的之

6、一就是通过通过预测临界振速和围岩点任意振速，进行二者对比，可以预测出围岩的松动圈的范围。在第四章和第五章中，本论文分别基于多元线性回归算法和进化支持向量算法得出了钻爆法施工围岩临界振速和围岩上任意点振速的经验计算公式，通过检验样本，得出基于进化支持向量回归算法建立的预测模型能够更好的预测围岩的临界振速和围岩上任意点的振速经验计算公式。下面本论文就结合佛岭隧道施工围岩的材料参数以及炮孔的控制参数来预测围岩的松动圈，与工程现场实测松动圈进行比较，验证基于进化支持向量回归算法建立的预测模型是否具有普遍适用性。将上述围岩材料参数数据结合现场炮孔的控制参数

7、，代入基于进化基于进化向量回归算法建立的预测隧道围岩临界振速计算模型，即公式4-19和4-20，得出降道拱脚、拱腰及拱顶处的临界振速大小。.结论本论文通过收集和参考有关爆破理论的相关书籍和文献，深入了解了岩石爆破的原理；然后通过ANSYS/LS-DYNA的建模、求解以及后处理一系列过程，能够熟练的使用ANSYS/LS-DYNA软件进行处理有关隧道爆破的相关问题；最后通过使用基于进化支持向量回归算法进行有关隧道围岩振速以及临界振速的快速计算公式拟合。经过前几章的讨论与总结，得到以下结论：(1)隧道钻爆法施工时，围岩临界振速可以认为是围岩达到极限拉应

8、变时的振动速度。(2)建立了光面爆破的工艺参数、围岩材料参数与围岩临界振速之间的多元线性回归和进化支持向量回归模型，建立了光面爆破的工艺