引水隧洞斜井爆破开挖振动响应与衰减规律研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

水利水电工程中，常有一些引水系统竖井和斜井，如引水式电站及抽水蓄能电站的压力管道、调压井、闸门井以及大型人工砂石加工系统粗碎毛料给料溜井等。近年来，随着经济的发展和电源建设投资的多元化，水电站开发呈加速之势，水利枢纽工程表孔溢洪洞斜井开挖施工发展迅速。爆破振动开挖时引起的振动对围岩的稳定性和安全有着重要的影响，斜井的存在对爆炸的传播有一定的放大效应。因此，开展引水隧洞斜井爆破开挖岩体振动响应研究有着重要的科学意义。

爆炸应力波的传播特性及其远区破岩效应研究涉及到多门学科的交叉，加之爆破过程的瞬间高速、传播介质的纷繁复杂、岩石种类与特性的复杂多变等，增加了研究的难度。研究爆炸应力波在岩体中的传播规律，是为了使爆炸荷载对地下工程及建筑物破坏降到最低；在矿山开采等方面，是为了充分利用其爆炸能量以获得最佳爆破效果。因此研究爆炸应力波在岩体中的传播规律，对国防建设和国民经济发展具有重要意义。

目前，有关应力波在岩体中传播衰减方面的研究方法主要有三种（王鲁明等,2003;俞缙等,2009;zhao,2004;cai,2001）：第一种是等效介质方法，将岩石和节理等效为连续介质，通过等效弹性模量考虑节理对波传播的衰减，该理论主要用于微裂隙或节理高度发育时的节理岩体中。第二种是散射理论，仅仅应用于节理厚度相对于波长很小且节理数量少的情况，是建立在波散射模型的基础上。第三种是位移不连续方法，节理的表面假定为空隙和接触点组成的共线平面，空隙的闭合和接触点的变形导致节理的复杂性，如张开、闭合和滑移等问题。当应力波在节理中传播时，应力场是连续的，但位移场由于节理的变形而是不连续的。若介质中存在界面时，当 p波和s 波入射至界面后，不仅产生反射和透射 p波、反射和透射s波，并且纵波和横波在界面上的相互干涉会产生其他类型的局部波。在自由面上，会产生 rayleigh波，固体和固体界面上会产生 stoneley波，在固体和液体界面上会产生 scholte波。局部波在弹性分界面上产生，扰动基本局限在边界的附近，并且在均匀介质中传播时没有频散性。因此，局部波比纵波和横波衰减慢，所造成的破坏更大（俞缙等,2009;王礼立,2005;伊文,1966）。

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容、目的

1. 学习相关离散元基本理论知识；

2. 学习节理模型的选择；

3. 研究计划与安排

第1~3周查阅相关文献资料，明确研究目标与研究内容。确定研究方案，完成开题报告；

第3~5周了解爆破振动的基本传播规律与节理岩体的力学特性，熟悉掌握相关离散元计算软件udec的使用；

第6~9周建立斜井开挖模型，考虑节理的分布，施加地应力，得到静态作用下围岩的应力应变状态；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] li jianchun, ma guowei, huang xin. analysis of wave propagation through a filled rock joint[j]. rock mechanics and rock engineering.2009,43 (6)：789-798.

[2] fan l. f.,ma g. w.,li j. c. nonlinear viscoelastic medium equivalence for stress wave propagation in a jointed rock mass[j]. international journal of rock mechanics and mining sciences.2012,50 11-18.

[3] li jc, wu w, li hb, zhu jb, zhao j (2013) a thin-layer interface model for wave propagation through filled rock joints. j appl geophys 91:31–38