爆炸应力波与气体作用下隧道掘进爆破的损伤与振动研究

隧道掘进爆破是地下工程的重要施工手段，尤其在岩石隧道和冻土隧道建设中发挥着关键作用。本文以岩石在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理为核心，深入探讨了隧道掘进爆破对围岩的损伤及其潜在危害。作者首先阐述了理论研究的重要性，即通过理解爆炸应力波如何作用于岩石，以及爆生气体如何影响岩石结构的稳定性，来评估爆破过程中的安全性。 研究者针对渝怀铁路圆梁山岩溶隧道和青藏铁路风火山高原冻土隧道等具体工程项目，进行了实地的爆破地震波监测和分析。这些工程实例揭示了爆破过程中可能出现的地震效应，包括震动强度、频率和持续时间等参数，这些参数对隧道的结构安全和周边环境稳定具有直接影响。通过实测数据，作者确定了一套隧道掘进爆破的安全判据和技术标准，旨在指导施工过程中控制爆破产生的振动，防止过大振动导致的结构损坏或诱发地质灾害。 该论文的关键点包括以下几个方面： 1. **损伤机理**：研究爆炸应力波和爆生气体如何造成岩石的微裂纹扩展，形成宏观的破坏模式，如破裂、破碎和塑性变形等。 2. **围岩损伤与危害**：讨论了爆破对周围岩石的破坏程度，如何影响隧道的稳定性，以及可能引发的次生灾害，如地面沉降、地表裂缝等。 3. **爆破地震效应**：分析了爆破过程中产生的地震波对隧道结构的影响，包括地震波传播特性、能量衰减以及对临近建筑物的潜在威胁。 4. **安全判据与技术标准**：提出了基于实证研究的爆破安全评价准则，包括爆破震动等级、爆破设计参数的限制，以及施工过程中实时监控和调整的方法。 5. **应用实例**：以渝怀铁路和青藏铁路的具体项目为例，展示了理论研究与实际操作相结合的重要性，验证了提出的理论模型和判据的有效性。 总结来说，这篇论文为隧道掘进爆破的工程实践提供了重要的理论支持和操作指南，对于确保地下工程施工的安全性和效率具有重要意义。同时，它也对后续的岩石力学、地震工程学以及隧道工程领域的研究和发展产生了深远影响。