爆破飞石作用下连拱隧道中隔墙的动力分析

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随着我国交通建设的高速发展,连拱隧道已然成为公路隧道的一种重要形式。连拱隧道的中隔墙是隧道围岩应力集中的部位,因此对中隔墙的分析是连拱隧道整体安全性分析最重要的一个方面。《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)第9.2.1条第2款规定:连拱隧道的爆破设计时,不得以中导洞作为爆破临空面。条文说明也明确指出已经开挖中导洞对主洞开挖爆破来说是一个临空面,而这个临空面正对着中隔墙,如果爆破方案的最小抵抗线方向指向该临空面,则飞石会对中隔墙造成极大的伤害。因此,我们有必要对连拱隧道爆破飞石对中隔墙的影响进行理论分析。本文主要对爆破飞石作用下的中隔墙的动力分析进行了数值模拟。主要工作是利用药包爆炸抛掷能计算出隧道爆破飞石的平均速度,然后利用最大速度和平均速度的关系计算出最大速度,再根据经验方程计算出飞石的平均块度,最后运用数值模拟的方法分析飞石对中隔墙的影响,研究中隔墙上与飞石接触点的应力、应变以及位移。本文运用ANSYS/LS-DYNA有限元动力分析软件对连拱隧道中隔墙在爆破飞石作用下的动力问题进行了有限元模拟,建模采用了material-brittle-damage材料模型以及SOLID164实体单元,对隧道围岩为凝灰岩时中隔墙采用不同强度等级的混凝土以及爆破参数相同时不同隧道围岩的模拟结果进行了对比,总结出了飞石对中隔墙的影响规律,为今后连拱隧道爆破的研究和施工提供参考和指导。
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