爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究

目的　获取爆破地震波作用下地下结构物的响应特征 .方法　本文以试验结果为依托 ,采用非线性有限元分析手段 ,对爆破地震波对地下结构物的影响进行了数值模拟 .结果　数值模拟结果与试验吻合较好 .结论　得出两个主要结果 :介质质点振动速度的传播规律 (有效峰值持续时间 ,随传播距离的增大呈增大趋势 ) ;结构响应特征 (铅直振动是爆破地震波作用下结构振动的主要成分 )     

砌体结构受爆破地震波作用破坏特征研究

在建筑物附近进行爆破作业产生的爆破振动,会引起结构一定程度的损伤,对结构的安全性和耐久性产生影响。根据现场工程情况,采用有限元软件ANSYS建立砌体结构的计算模型,对爆破地震波作用下其受力和变形进行数值模拟分析。研究表明,爆破地震波作用时,房屋门、窗户的四角部位和墙角等是易产生应力集中和破坏的关键部位;结构对爆破振动的响应程度随着结构物高度的增加而增大;砌体结构设计施工和在砌体结构附近进行爆破作业时,应采取相应减振措施,以降低爆破振动的危害。     

在重复爆破作用下爆破地震波传播衰减规律数值模拟研究

本文以蒙华铁路段家坪隧道爆破施工为背景,运用ANSYS/LS-DYNA数值软件完全重启动技术建立可重复爆破的三维隧道模型,探究了基于数值模型的爆破地震波传播衰减规律,并与现场测试结果进行对比,揭示基于工程实际的多次爆破条件下的爆破地震波传播衰减规律。研究成果为重复爆破作用下岩石中地震波传播规律提供参考,为类似工程爆破振动控制和振动安全评价提供理论与试验参考。     

某地下厂房岩锚梁的爆破动力开挖数值分析

采用有限元软件midas/GTS对某水电站地下厂房岩锚梁的施工过程进行数值模拟,分别模拟了静力开挖和爆破动力开挖2种施工方式,对比分析岩锚梁在2种施工荷载作用下的应力、位移及锚杆应力,从而得出岩锚梁的爆破振动响应规律.     

典型地铁车站结构振动台模型试验

为了了解地下结构在地震作用下的响应,对地铁车站结构进行了振动台模型试验,从相似关系比的确定、模形箱的设计、结构模型的制作、测点的布置、模型土的配制、地震波的加载等方面介绍了振动试验,并分析了部分试验现象．试验结果表明,在强地震作用下,地下结构会受到损害．     

深孔爆破对房屋结构的非线性动力反应

运用有限元分析软件模拟了岩石深孔爆破过程中，爆破对周边房屋结构的动力响应。建立了岩石深孔爆破的有限元模型，对爆破地震的产生过程进行模拟，获得距爆孔一定距离范围内某区域的加速度时程曲线，即爆破地震波；在此基础上，将所取得的爆破地震波输入地基、基础与框架的协同工作体系，对爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作的反应进行了非线性动力时程分析。并与底部刚结的结构模型在爆破地震波作用下的动力反应进行了比较，分析了2种结构模型的特点。     

深部岩体爆破爆炸地震波辐射模式与能量特性数值模拟研究

对于深部岩体爆破,普遍认为地应力的存在将改变爆生裂纹的传播过程并最终影响岩体爆破开裂区的分布,但对于地应力作用下岩体爆破开裂区形态改变对爆炸地震波辐射模式的影响,目前还鲜有研究报道.本文采用SPH-FEM耦合数值模拟方法,研究了地应力对岩体爆破开裂及爆炸地震波辐射模式和能量特性的影响.结果表明,在地应力作用下岩体爆破开...     

爆破地震波作用下底框结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下底层框架砌体结构进行了动力分析，建立了爆破地震波作用下底层框架砌体结构的非线性时程分析方法。并利用某水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的1栋1托5底层框架砌体结构，进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应进行了对比，对其安全性进行了评估。     

松动圈对隧道围岩地震动力响应的影响

为了实现对埋深的模拟,考虑振动台的载重量,设计并制作了一套质量较轻的柔性伺服气压加载系统.分别开展了考虑和不考虑松动圈的振动台模型试验,同时建立了相应工况的隧道动力计算数值模型,将试验结果与数值计算结果进行了对比.模型试验数据与数值模拟结果规律较为一致,且反映了松动圈的动力响应影响,表明采用柔性加载来模拟埋深产生的地应力的方法是可行的.结果表明:在一定埋深条件下,隧道结构的自身振动特性表现不明显;松动圈的存在增大了隧道结构和周围岩体的加速度响应,从而使结构破坏程度更为严重;无论有无松动圈,结构整体的动力响应规律相似.松动圈对隧道结构地震动响应的不利影响可以归结为松动圈与围岩交界面发生地震波的折射和反射以及松动圈相比于围岩较软弱,地震时更容易发生局部变形这2个因素.     

爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析，建立了爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法，利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应的对比，对其安全性进行了评估，得到该框架结构在本次爆破地震波作用下安全度满足要求的结论。     

减振孔减振效应的数值模拟研究

利用显式动力有限元软件AUTODYN研究了减振孔对岩石地下洞室爆破产生的爆炸应力波传播与衰减以及对地表和邻近地下洞室动态响应的影响与规律。通过与爆破模型试验结果进行对比,验证了AUTODYN模拟地下洞室爆炸过程和应力波传播的有效性和准确性。通过数值模拟分析了不同减振孔参数对邻近洞室和地表的质点峰值振动速度（PPV）和减振孔屏障前后测点的隔振率的影响,揭示了减振孔参数变化对减振效果的影响规律。数值模拟结果表明：减振孔直径、孔间距、孔距爆源距离及孔排数均会对邻近地下洞室和地表的PPV及减振孔屏障前后测点的隔振率产生影响。随着减振孔直径、减振孔排数的增大,或者减振孔间距、减振孔距爆源距离的减小,邻近地下洞室和地表测点的PPV呈现减小趋势,减振孔屏障前后测点的隔振率呈现显著增大趋势,即减振孔减振效果增强。此外,随减振孔参数变化,减振孔前后和减振孔间岩体前后测点的隔振率呈现显著的差异性,前者明显大于后者,两者差值随孔直径的增加先增大后减小,随爆心距的增加迅速减小,随孔排数的增加没有明显变化。减振孔间距变化会影响测点与减振孔的相对位置,从而影响测点的隔振率大小。     

地震波传播方向对风力机动力响应的影响

为了研究风力机遭遇地震时地震波传播方向对动力学响应和机组性能的影响,基于Wolf土-构耦合模型和多体系统动力学理论建立了5 MW风力机的动力学分析模型.通过编制程序实现了风力机地震波、气动载荷与结构弹性变形相互耦合响应的数值仿真.结果表明,正向地震主要影响叶片挥舞方向振动变形和塔基的俯仰力矩,而侧向地震主要影响叶片摆振方向振动变形和塔基的横摇力矩,地震作用下叶根力矩最大值增幅可达66. 67%,塔基力矩最大值增幅可达98. 23%.     

土-输电塔相互作用体系下的多维地震分析

通过数值模拟对土-输电塔在多维地震作用下的响应进行了研究。运用有限元软件ANSYS,建立土-输电塔相互作用体系有限元模型,根据相关理论设置粘弹性人工边界。结合土体性质,推导地震波反演公式,对Northbridge地表地震波进行反演,得到基底地震波。将地表地震波施加于刚性地基假定条件有限元模型,基底地震波施加于土-输电塔相互作用体系有限元模型,进行有限元数值计算并对比两者结果。结果显示,在刚性地基假定条件下,地震动摇摆分量对结构的位移和加速度地震响应影响已经非常明显。考虑土-输电塔相互作用后,相较于刚性地基假定,地震动摇摆分量对结构的影响会显著增大,从而可以得出,考虑土-输电塔相互作用,才能真实反映地震摇摆分量对结构地震响应的影响。     

浅孔楔形掏槽爆破技术在特大断面小净距隧道群施工中的应用

为了解决隧道群爆破施工时振动强度过大而引起围岩失稳问题,以贵安数据中心特大断面小净距隧道群爆破施工工程为背景,采用浅孔楔形掏槽（SHWC）爆破技术进行施工作业,监测后行洞爆破施工与先行洞支护结构的爆破振动速度,并运用LS-DYNA模拟分析爆破振动强度对隧道围岩应力的影响。研究结果表明：SHWC爆破技术能够有效地控制爆破振动强度,能够将振动速度峰值控制在4.5 cm/s的安全允许标准以内;SHWC爆破有效应力峰值可达117 MPa;爆破地震波传播过程中存在时间上的连续性,形成的反射拉伸波向岩体深部方向延伸与正向传播的爆炸压缩应力波发生干涉叠加,使得岩石被拉伸和压缩而发生破坏;楔形掏槽孔呈“Λ”形结构布置,炸药爆炸产生的有效应力主要集中在掏槽孔底部,使得掏槽区被爆岩体能有效克服周围岩石的夹制作用,提高了掏槽效果,同时,楔形掏槽孔还能进一步扩大掏槽范围。     

冲断层作用下近场框架结构群的地震响应

目的研究考虑地球介质黏弹性的冲断层作用下近场框架结构群中各结构的梁端弯矩和柱中剪力时程响应．方法通过建立三类被研究块体的控制方程,给出断层破裂过程中地震波在黏弹性地球介质和近场框架结构群中传播的数值模拟方法．运用该方法,考虑地球介质的黏弹性衰减和盆地的影响研究近断层框架结构群的地震响应．结果给出了冲断层作用下城市结构群中框架结构的梁端弯矩和柱中剪力时程响应．结构群中结构的梁端弯矩和柱子剪力增大主要原因是结构与其所在场地的共振．位于破裂前方与震中之间的结构群作逆时针方向运动．结论笔者为近断层城市建筑结构群地震响应研究提供了一种定量分析方法．     

爆破振动激励下的隧道洞口动力响应

对隧道洞口在爆破振动激励下的动力响应进行讨论.分析了隧道在爆破开挖下洞口边坡危险滑面的确定方法,建立了具有结构面的隧道洞口边坡在爆破振动激励下的动力响应计算模型;并在实际工程背景基础上针对爆破振动作用下的洞口边坡和支护结构的动力响应进行了分析计算.结果表明,爆破振动的强度、振动持续时间、隧道开挖距离、洞口边坡特征以及支护结构强度等因素均会影响到隧道洞口边坡的安全稳定性;在爆破振动持续时域内,洞口边坡安全稳定性系数会在一定范围内产生振荡,隧道支护结构上会产生附加爆破振动压力.     

邻近既有建（构）筑物隧道爆破方案评价及优化方法

为降低隧道爆破对邻近结构的振动影响,提高隧道爆破质量,基于数值模拟和非线性模糊层次分析法（FAHP）提出邻近既有建（构）筑物隧道爆破方案评价及优化的新方法。借助Midas/GTS NX软件将爆破方案的等效爆破时程荷载作用于隧道的开挖轮廓并进行动力响应分析,结合建（构）筑物爆破振动安全判据对模拟监测点的振动影响进行评价和振动控制参数优化;运用非线性FAHP对满足振速控制标准的爆破参数进行合理性综合评价,并对影响评价结果的主要指标参数进行优化;根据符合各阶段合理性判据的爆破参数确定爆破方案。在工程应用中,经该方法优化后的方案较原方案单段最大药量减少了25%,测点峰值振速（PPV）降低了41.2%;方案实施后,现场监测结果与模拟结果的衰减趋势和峰值大小基本一致,且爆破效果符合光面爆破的相关技术要求,从而验证了该方法各阶段评定判据设立的合理性及方案评价和优化的可行性。     

埋深对圆形洞室爆破临界破坏振速的影响研究

采用多极坐标和复变函数方法，利用一个半径很大的圆近似代替半空间的直边界，运用应力波理论，研究了爆破振动作用下，洞室埋深对圆形地下洞室临界振速的影响。以埋深为9m和600m的地下洞室为例，比较了爆破地震波作用下，不同埋深地下洞室的应力和振速分布；根据实际工程需要，求出了爆破地震波以不同角度入射，洞室埋深不同时围岩的弹性临界破坏振速。     

砂岩双相介质孔隙度地震波场数值模拟研究

为了研究煤系含水砂岩的双相介质地震波场特性,用Biot双相介质数学模型描述煤系含水层。本文应用交错网格有限差分方法对煤系含水砂岩双相介质模型的孔隙度进行了地震波场数值模拟,模拟结果显示双相介质中孔隙率大小对慢纵波有较大的影响,主要表现在随着砂岩孔隙度的增大,慢纵波的传播速度也随着增大。利用双相介质理论探索地震波场对砂岩孔隙度响应特性,对了解煤系砂岩的富水性以及孔隙特性具有现实意义和理论价值。     

隧道爆破施工对邻近砌体结构影响的动力分析

为研究砌体结构物在爆破振动作用下的受力变形规律,采用动力有限元软件Midas/GTS,以安平高速公路马家梁隧道爆破施工为依托,建立三种砌体结构模型,求解出砌体结构物在爆破荷载下的峰值振动速度和应力.结果表明:三种砌体结构其最大振速为11.11mm·s-1,小于工程要求的2.8cm·s-1,其最大应力为415.082kPa,超过砌体结构的失效应力;在整个考察范围内,砌体结构的质点振动速度达到最大时,其受力没有达到最大,说明砌体结构在爆破荷载作用下的振动速度不代表其受力状态.