沉管海底隧道强度折减法分析探讨

将强度折减法用于静荷载作用下海底钢筋混凝土沉管隧道安全稳定性分析。首先,基于应变协调原理并按照沉管钢筋的分布形式和受力特征,推导出钢筋混凝土沉管等效模型抗剪强度指标、抗拉强度的计算公式;其次,利用FLAC3D软件建立了沉管–土体–海水相互作用强度折减法非线性数值分析模型,探讨钢筋混凝土沉管的破坏分析方法。研究结果表明:不能用位移突变作为沉管破坏分析判据;通过综合分析沉管顶板下沉位移与折减系数的关系、塑性状态以及剪应变增量的分布规律,得到了沉管隧道的安全系数;强度折减法能直观地揭示沉管破坏机理,沉管段的破坏模式主要表现为沉管顶板中部及其与两侧墙壁交汇处的拉伸、剪切破坏。

小净距新建隧道爆破对运营隧道的影响与控制

大帽山小净距新建四车道隧道扩建施工对邻近运营隧道的安全构成威胁。考虑运营隧道的初期支护作用,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立新建隧道爆破效应在邻近运营隧道传播的数值计算模型,分析新建隧道爆破施工对邻近运营隧道的影响规律与药量控制标准。分析表明:小净距新建隧道爆破施工主要对邻近运营隧道迎爆面衬砌的侧墙顶部、中部及墙脚有重要影响,运营隧道的破坏首先是由迎爆面侧墙中部质点振速超过安全允许振速值造成;振速数值模拟结果与实测数据拟合公式计算结果基本一致。通过不同装药量爆破结果的分析,提出了新建隧道爆破的控制药量值。可为隧道扩建及小净距隧道施工提供参考。

大断面小净距隧道原位扩建爆破振动控制

为控制原位扩建隧道爆破开挖对邻近运营隧道结构安全的影响,以国内罕见的大帽山大断面小净距隧道原位扩建施工为背景,从炸药直接起爆的角度,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了邻近运营隧道情况下隧道原位扩建爆破效应的数值计算模型,分析了爆破应力波在围岩和运营隧道衬砌中的传播规律。数值分析表明:围岩破坏应变的大小对计算结果影响较大,通过数值模拟与爆腔尺寸经验公式计算结果的比较得到了围岩的合理破坏应变值;运营隧道迎爆面拱顶及侧墙中部动力响应显著,邻近运营隧道衬砌的破坏主要是由质点振速超过安全允许值造成的;通过不同装药量爆破数值模拟结果的分析,提出了大帽山隧道原位扩建爆破最大段的控制药量。

小净距隧道扩建爆破动力响应数值模拟方法研究

以国内首次施工的大帽山四车道公路隧道扩建爆破震动控制为研究背景,介绍了爆破数值模拟分析中爆破荷载的计算原理和施加方法。从炸药直接起爆的角度,采用流固耦合多物质单元技术,利用LS-DYNA3D软件建立了扩建隧道爆破荷载作用下邻近运营隧道动力响应的数值计算模型。通过爆腔半径数值模拟结果与经验公式计算结果的比较,得到围岩的合理破坏应变值;对数值模拟计算结果的影响因素进行分析,结果表明材料采用理想弹塑性模型较硬化弹塑性模型的计算结果偏大;由现场实测数据拟合的经验公式验证数值模拟方法的可靠性。可为大断面小净距隧道施工及类似问题的解决提供参考。

长坑道中化爆冲击波压力传播规律的数值模拟

为了对坑道中的防护门抗化爆冲击波效果进行有效的设计,首先需要确切知道通道中自由场压力的传播规律。基于Hopk inson比例定律,用LS-D yna动力有限元软件模拟了常规炸药在坑道入口外爆炸情况下,长坑道中冲击波峰值压力的衰减规律。模拟结果与其它经验方法的预测结果进行了比较,可为进一步研究确定坑道中防护门上的化爆冲击波荷载及其防护技术提供依据。

坑道中冲击波冲量传播模型的试验

合理确定装药堵口爆炸情况下坑道中冲击波冲量的传播规律,是防护门抗精确打击设计的前提。为此,在野外进行了9次模型坑道堵口爆炸试验。钢筋混凝土模型坑道截面积为0.67 m^2,TNT炸药的装药量范围为400～800 g。用坑道侧墙上的压力传感器实测了冲击波波形,由实测数据拟合出了装药堵口爆炸情况下,冲击波正相冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验模型。算例分析表明,所拟合的坑道内冲击波冲量工程经验模型具有一定的实用价值。

坑道内冲击波冲量传播规律的试验研究

为获得坑道中冲击波冲量的传播规律,共进行了20次坑口外装药比例模型爆炸试验。模型坑道为等截面钢筋混凝土直墙圆拱结构,截面积为0.67m2,TNT炸药的装药量范围为1000g^4600g。用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,分析了实测的冲击波波形和冲击波冲量的传播规律,由实测数据拟合出了装药在坑口外爆炸情况下,冲击波冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验模型。算例分析表明,该文提出的冲击波冲量工程经验模型具有一定的应用价值。

温压弹爆炸冲击波作用下防护门破坏模式研究

为研究温压弹爆炸冲击波作用下防护门的破坏模式,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了考虑材料应变率效应的分离式钢筋混凝土防护门数值计算模型。对防护门加载温压弹爆炸冲击波波形,分析了防护门的挠度、转角和剪应力,并与TNT的作用结果进行了对比。结果表明:温压弹爆炸冲击波作用下,随着距爆炸源距离的增加,防护门的破坏模式由直剪破坏、弯剪耦合破坏逐渐变为弯曲破坏;防护门的响应与温压弹爆炸冲击波的高冲量有关,温压弹爆炸冲击波作用下防护门的破坏程度大于TNT的作用结果;防护门跨中速度值可以用来快速评估防护门的破坏模式。

装药位置对坑道中冲击波传播规律的影响

为了弄清装药位置及形状对坑道中冲击波传播规律的影响,基于Hopkinson比例定律,用LS-DYNA动力有限元软件较为系统地研究了不同装药位置和装药形状情况下,坑道中冲击波峰值压力的传播规律,计算结果与其他经验方法的预测结果进行了比较.研究表明,在爆炸近区,装药位置及形状对预测结果均有明显影响;随着传播距离的增加,装药位置的影响越来越小,而装药形状的影响却变得突出.研究结果可供类似问题的研究及防护门的设计参考.

装药长径比对坑道中冲击波峰值压力影响的试验

现代精确制导武器的装药呈细长化的发展趋势。为获得现代武器装药长径比对坑道中冲击波峰值压力的影响规律，共进行了11次比例模型坑道爆炸试验。模型坑道长10.0m，由钢筋混凝土拱单元组成，单元截面积为0、67m^2；TNT炸药在坑口外爆炸，装药量范围为1、0～4．6kg。用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形，由实测数据得到了不同装药长径比情况下坑道中冲击波峰值压力的分布，分析了装药长径比对坑道中冲击波峰值压力的影响规律。

爆炸荷载作用下地下结构的局部层裂分析

为弄清实际厚度地下结构在爆炸荷载作用下的局部层裂机理,基于层状介质中应力波的传播理论,提出了地下结构典型组合形式的局部层裂破坏模型。通过实际算例,分别得到了软岩、硬岩情况下地下结构中的应力波历史曲线,分析了岩石性质对地下结构局部层裂的影响。分析方法与结论对类似问题也有参考价值。

爆炸荷载作用下地下结构的震塌破坏模型研究

过去对地下结构震塌破坏的研究,往往是在假设地下结构为半无限厚的基础上进行的。基于层状介质中应力波的界面效应理论,提出了能考虑地下结构实际厚度的震塌破坏模型。通过实际算例,得到了应力波在地下结构中的传播规律,分析了岩石性质对地下结构局部震塌的影响。分析方法与结论对类似问题也有参考价值。

装药位置及形状对某坑道中冲击波压力的影响研究

为了弄清装药位置及形状对某坑道中冲击波压力传播规律的影响,基于Hopk inson比例定律,用LS-DYNA动力有限元软件较为系统地研究了不同装药位置及形状情况下,长坑道中冲击波峰值压力的传播规律。计算结果与其他经验方法的预测结果进行了比较。研究表明,整体上看,柱状装药的压力较大;在爆炸近区,装药位置及形状对预测结果的影响显著。随着传播距离的增加,这种影响越来越小。研究方法和数据可供类似工程问题参考。

爆炸荷载作用下地下结构抗层裂钢板机理分析

为了对某飞机洞库的抗层裂钢板进行有效地设计,基于层状介质中一维应力波的传播理论,给出了脉冲荷载作用下地下结构混凝土中的应力历史计算方法。通过算例研究了混凝土中应力波的传播规律,揭示了混凝土-钢板层状结构抗层裂的相互作用机理,可为地下结构的抗层裂设计、施工提供参考。

海底隧道强震动力响应及其极限状态研究

以某海底沉管隧道为例,利用强度折减法对沉管隧道在强震作用下的动力响应进行分析,采用钢筋混凝土等效模型,以极限应变值分析沉管隧道的整体破坏极限状态。研究结果表明:水平地震荷载作用下,由于受到周围土层的约束作用,沉管水平向位移变化不大;但在地震、海水及淤泥等荷载的共同作用下,沉管顶板两端的素混凝土单元将产生拉伸、剪切破坏,钢筋混凝土等效单元产生剪切破坏。此外,还得到了强震作用下海底沉管隧道的整体破坏极限状态及其相应的安全系数。研究成果可为海底隧道抗震设计提供参考。

脉冲荷载作用下地下结构抗层裂钢板应用研究

为了对某飞机洞库的抗层裂钢板进行有效地设计,基于层状介质中一维应力波的传播理论,提出了脉冲荷载作用下地下结构混凝土中应力历史的计算方法。通过实际算例研究了混凝土中应力波的传播规律,揭示了抗层裂钢板的作用机理。可为地下结构的抗层裂设计、施工提供参考。

多次层裂面对混凝土中应力历史影响的研究

为了对地下结构抗层裂进行有效设计，在考虑多次层裂面对应力波传播规律影响的基础上，应用一维应力波传播理论，给出了混凝土结构中任一点应力历史的一般计算公式。算例表明，与过去未考虑多次层裂面影响的方法相比，利用所提出的公式确定的混凝土应力历史与实际更为相符，可为分析和评估爆炸荷载作用下混凝土结构的局部响应提供更为一般的分析手段。

爆炸荷载作用下岩石-混凝土-钢板层状结构的局部响应分析

用钢板对地下结构进行抗震塌破坏加固改造，已成为精确打击条件下坑道防护工程研究的重要内容之一。考虑地下结构的实际厚度，基于应力波的界面效应理论，提出了岩石-混凝土-钢板层状结构中混凝土的应力历史计算模型。通过实际算例，分析了爆炸荷载作用下有限厚度混凝土中应力波的传播规律，进一步揭示了岩石-混凝土-钢板层状结构抗震塌破坏的局部响应机理；算例分析表明，岩石性质对混凝土中的应力历史也有重要影响。

T型坑道中爆炸冲击波传播规律的数值模拟

为了确定地下坑道中防护门上的冲击波荷载,首先需要弄清爆炸冲击波在坑道中的传播衰减规律。在模型坑道爆炸实验数据验证的基础上,应用数值模拟方法研究了T型坑道中爆炸冲击波的传播衰减规律。通过大量不同模型尺寸、不同炸药药量的数值模拟,得到了T型坑道中平面冲击波的形成位置,提出了爆炸冲击波通过T型坑道拐弯时新的冲击波压力衰减系数。比较分析表明,提出的T型坑道爆炸冲击波压力衰减系数更符合常规炸药冲击波的传播衰减特性,研究成果可为坑道防护设计提供参考。

某高原洞库爆破方案的优化设计与应用

某高原洞库开挖工程 ,由于受特殊的地理环境及爆破器材的限制 ,对爆破方案的设计与施工提出了特殊的要求。从工程施工的具体条件出发 ,通过合理优化爆破方案、综合运用爆破技术 ,并严格要求施工质量 ,最终取得了满意的爆破效果。