《叙大铁路聂家坡隧道爆破地震效应对地表建筑物的影响研究(刘少成)终稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《叙大铁路聂家坡隧道爆破地震效应对地表建筑物的影响研究(刘少成)终稿（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、国内图书分类号： 密级：公开国际图书分类号：西西 南南 交交 通通 大大 学学 研研 究究 生生 学学 位位 论论 文文叙大铁路聂家坡隧道爆破地震效应 对地表建筑物的影响研究年 级 二 0 一 0 级 姓 名 刘少成 申请学位级别 工学硕士 专 业 岩土工程 指 导 老 师 张继春 教 授 二零一三年 五月Classified Index: U.D.C: Southwest Jiaotong UniversityMaster Degree ThesisStudy on the Effects on Above-ground Buildings about XuDa Railway NieJia
2、Po Tunnel Blasting Seismic EffectGrade: Civil Engineering 2010Candidate: Liu ShaochengAcademic Degree Applied for: Master of EngineeringSpeciality: Geotechnical EngineeringSupervisor: Prof. Zhang JichunMay, 2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授
3、权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1保密，在 年解密后适用本授权书；2不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导老师签名：日期： 日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1） 结合当地地质和环境条件分析了爆破方案的制定，研究了控制爆破降低爆破振动强度的技术措施，为今后类似工程提供了参考作用。（2） 以现场测试数据为依据，应用数学分析软件 Matlab 编程对萨道夫斯基经验公式进行了回归分析，得出了爆破地震波在传播
4、过程中介质质点峰值振速衰减公式，为爆破工程中安全距离的预估提供了可靠的依据。（3） 以结构动力学理论为基础，建立建筑结构单自由度体系在自由振动和受迫振动时的运动微分方程，得出了建筑结构在简谐荷载作用下位移解和底部剪力解表达式。（4） 应用有限元分析软件 ansys 建立三层砖混结构楼房有限元模型，通过模态分析得出了楼房的固有频率和振型；对楼房有限元模型进行瞬态动力分析，研究楼房结构在爆破地震波作用下的动力响应，发现最大主拉应力和剪应力主要发生在墙角、窗边或门边等应力集中的位置；发现最大应力值没有超过建筑材料的强度极限，不会引起建筑结构的破坏，这与在现场观察和测试结果相符，说明有限元模型的建立是
5、合理的，可以利用该模型对实际工程中爆破地震波对建筑物的影响程度进行分析预测和安全评价。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文 第 I 页摘 要目前在隧道建设中，爆破开挖仍然是主要的施工方法，然而在爆破开挖过程中不可避免地要产生爆破振动，直接威胁到民众的生命和财产安全，因此，研究爆破地震效应对建筑物的影响具有
6、重要的现实意义。本文以叙大铁路聂家坡隧道工程为研究对象，采取现场测试、理论分析和有限元数值计算相结合的方法，从爆破振动特点、爆破方案选取以及建筑物在爆破地震荷载作用下的动力响应特点这三方面进行了全面的分析。首先，介绍了爆破地震波产生的机理、分类和特性；分析了影响爆破地震对建筑物破坏程度的因素，为研究爆破地震波对建筑物的影响提供了理论依据。然后，结合当地地质和环境条件分析了爆破方案的制定，研究了控制爆破降低爆破振动强度的技术措施，为今后类似工程提供了参考作用。以现场测试数据为依据，分析了爆破地震波各参数的特性、传播规律及其对建筑物的影响；应用数学分析软件Matlab 编程对萨道夫斯基经验公式进行
7、了回归分析，得出了爆破地震波在传播过程中介质质点峰值振速衰减公式，为爆破工程中安全距离的预估提供了可靠的依据。其次，以结构动力学理论为基础，建立建筑结构单自由度体系在自由振动和受迫振动时的运动微分方程，得出了建筑结构在简谐荷载作用下位移解和底部剪力解表达式。这从理论上分析了爆破地震对建筑物的影响特征，为研究爆破地震波对建筑物的影响提供了理论依据。最后，应用有限元分析软件 ansys 建立三层砖混结构楼房有限元模型，通过模态分析得出了楼房的固有频率和振型，结合现场爆破振动测试结果和爆破地震波频谱分析结果可以知道，爆破地震波不会引起楼房的共振反应；对楼房有限元模型进行瞬态动力分析，研究楼房结构在爆
8、破地震波作用下的动力响应，发现最大主拉应力和剪应力主要发生在墙角、窗边或门边等应力集中的位置，说明在建筑抗震中这些位置应该引起足够的重视；发现最大应力值没有超过建筑材料的强度极限，不会引起建筑结构的破坏，这与在现场观察和测试结果相符，说明有限元模型的建立是合理的，可以利用该模型对实际工程中爆破地震波对建筑物的影响程度进行分析预测和安全评价。关键词：爆破地震波；爆破振动；爆破方案；频谱分析；回归分析；动力分析；有限元计算西南交通大学硕士研究生学位论文 第 II 页AbstractAt present, in the construction of the tunnel blasting exca
9、vation is the main method. However, it will inevitably produce blasting vibration during blasting excavation. This threat to peoples lives and property directiy. Therefore, to study the effect of blasting seismic effects on buildings has important practical significance. This paper takes XuDa Railew
10、ay NieJiaPo tunnel project as the research object and takes tests, theoretical analysis and finite element analysis method to comprehensively analyzes the characteristics of blasting vibration, blasting scheme and the dynamic response characteristics of buildings under blasting vibration . Firstly,
11、this paper introduced the mechanism, classification and characteristics of blasting seismic waves, and than analyzed the influence factors of blasting vibration damage to buildings. This provides a theoretical basis for the study of the blasting seismic effects on buildings.Then, the paper analyzes
12、the development of blasting scheme combined with the geological and environmental conditions. It provides a reference for future similar projects.And than, this paper is based on the test data to analyze the characteristics of blasting seismic wave and its propagation law, its influence to buildings
13、 and apply mathematical analysis software Matlab programming to make regression analysis on Sadovs formula to obtain the maximum vibration velocity formula of the blasting seismic wave in the process of transmission. This provides a theoretical basis for the study of the blasting seismic effects on
14、buildings.Secondly, we based on the structural dynamics theory to establish the motion differential equations of structurals one-degree-of-freedom system in the free vibration and forced vibration.We obtained the displacement and the shear formula at the bottom of building structure under harmonic l
15、oad. It theoretically analyzes the characteristics of blasting seismic effects on buildings and supply a theoretical basis for studying the effect of blasting seismic wave to buildings.Finally, we established a three layer composite masonry structure building finite 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 III 页element model by finite element analysis software ansys. And we get the inherent frequency and vibration model of a building through modal analysis. So we can know blasting seismic wave cannot cause the resonance phenomenon of the building by combining with the blasting vibratio
