多因素影响下大跨度地下硐室抗爆稳定性分析

摘要

为研究多因素影响下大跨度地下硐室的抗爆稳定性，以模型试验为基础，利用FLAC^3D软件进行模拟，并改变爆炸强度、爆源位置、硐室跨度等参数，获得了不同条件下硐室围岩及衬砌结构应力、位移以及塑性区的变化规律。研究表明：爆炸施加之后，应力波自爆心呈球面向四周传播，传播过程中强度快速衰减，传播到地表和硐室自由面处发生反射，反射拉伸波使附近围岩受拉屈服，产生“层裂”现象，硐室两侧出现“八字形”裂纹；爆炸强度增加后，测点应力值及拱顶变形量增加，硐室上方的受拉区域及塑性区变大，甚至会连成一片，此时硐室可能会塌落；硐室跨度增加后，各测点应力值变化较小，拱顶变形量显著增加，抗爆性能变差；相同的爆炸强度下，顶爆作用的破坏效应最严重，爆源越偏离硐室，测点应力值、硐室变形及塑性区越小。增加硐室埋深、进行地表伪装可减轻爆炸破坏效应，加大衬砌结构强度、对拱顶拱脚进行锚固可增强硐室稳定性。该研究可为地下工程的设计和防护提供一定的借鉴。

关键词

大跨度地下硐室 / 爆炸荷载 / 稳定性 / 动力响应 / 数值模拟