Расчет расстояния между скважинами и анализ повреждений окружающей породы под действием пластовых напряжений и швов

Dec 19, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 22331 (2022) Цитировать эту статью

864 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Напряжения на месте и соединения оказывают существенное влияние на характер распространения и затухания волн взрывного напряжения, и это два важных фактора, которые необходимо учитывать при развертывании сети туннельных взрывных скважин. В данной работе предложено уравнение затухания взрывной волны напряжения и метод расчета периферийного расстояния скважин при совместном действии пластовых напряжений и соединений. Сначала статические и динамические параметры шовного шифера получаются путем бурения образцов керна в полевых условиях и проведения испытаний в помещении. Далее с учетом геометрического и физического затухания взрывной волны напряжения выводится формула затухания взрывной волны напряжения при совместном действии пластовых напряжений и соединений. На основе теории совместного действия волн напряжения и взрывного газа предложена формула для расчета периферийного расстояния отверстия, учитывающая влияние пластовых напряжений, соединений и прочности тела горной породы на растяжение. Наконец, программное обеспечение LS-PREPOST используется для анализа повреждений окружающей породы, подтвержденных взрывными испытаниями на месте. Результаты показывают, что формула затухания взрывной волны напряжения, предложенная в этой статье, может точно предсказать пиковое значение волны напряжения при совместном действии напряжения на месте и соединений. С учетом геологических условий и параметров взрывных работ на изучаемом участке туннеля Байуешань оптимальное расстояние по окружности скважин составляет 45 см. Среднее значение перевыемки окружающей породы IV класса контролируется в пределах 22 см, а перерасход бетона на погонный метр контролируется в пределах 100% с использованием метода периферийной схемы расположения отверстий и параметров схемы расположения сети отверстий, предложенных в данной работе. Результаты исследования служат ориентиром для контроля чрезмерной и недостаточной выемки при взрывных работах в туннелях большого сечения.

Буровзрывной метод обладает преимуществами экономической эффективности и в настоящее время является основным методом геотехнической проходки автомобильных и железнодорожных тоннелей. Однако в процессе строительства туннелей буровзрывным методом проблема чрезмерной и недостаточной выемки всегда является первоочередной научной проблемой, которую необходимо решить. Чрезмерная и недостаточная выемка не только влияет на качество взрывных работ в туннелях и увеличивает требования к опорным конструкциям туннелей1,2, но также увеличивает эксплуатационные расходы и замедляет ход строительства. Поэтому для безопасной и эффективной взрывной работы в тоннелях очень важно предложить эффективные меры по контролю чрезмерной и недостаточной выемки грунта.

Разумное расположение периферийных отверстий является эффективным средством контроля чрезмерной и недостаточной выемки при взрывных работах в туннелях. Ван и др.3 создали модель численного анализа плавных взрывных работ в туннеле с использованием программного обеспечения LS-DYNA. Сравнивая результаты численного моделирования и полевого мониторинга, было показано, что расстояние между периферийными отверстиями следует учитывать преимущественно в массивной конструкции и разрушенной конструкции. Пол и Питер4 проанализировали причины, опасности и меры контроля чрезмерной и недостаточной проходки туннелей, вызванной методом буровзрывных работ, с помощью модельной испытательной системы и предложили разумную схему проектирования периферийных скважин. Адель и др.5 разработали модель прогнозирования чрезмерной выемки тоннеля, учитывающую такие факторы, как площадь поперечного сечения туннеля и параметры периферийных отверстий. Инь и др.6 предложили метод бурения, сочетающий длинные и короткие отверстия в периферийных скважинах, который эффективно решил проблему чрезмерной и недостаточной выемки. Лю и др.7 указали, что параметры периферийных скважин следует корректировать во времени в соответствии с изменениями условий окружающей породы. Хуанг и др.8 изучили применение конструкции взрывных работ с двухслойной периферийной подпорной стенкой скважины при взрывной технике мягких и разрушенных окружающих пород и оптимизировали расположение периферийных скважин и структуру заряда. Основываясь на принципе плавного взрывания, Ман и Лю9 исследовали схему расположения периферийных скважин в случае пустого расстояния между шпурами. Ман и др.10 сосредоточили внимание на влиянии расстояния между периферийными отверстиями на эффект плавности взрывных работ.