[發(fā)明專利]一種預(yù)測(cè)核電工程巖體爆破損傷深度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610707425.5
• 申請(qǐng)日: 2016-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN106326546B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海波;劉亞群;夏祥;劉博;于崇;李俊如;周青春;羅超文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明涉及一種預(yù)測(cè)核電工程巖體爆破損傷深度的方法，包括以下步驟：開展爆破振動(dòng)測(cè)試確定場(chǎng)地振動(dòng)衰減規(guī)律；開展聲波測(cè)試，初步確定巖體損傷深度；開展有限元數(shù)值模擬，計(jì)算巖體質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度以及巖體爆破損傷深度；分別建立臺(tái)階爆破和預(yù)裂爆破方式下距爆源R1米處質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度隨巖體爆破損傷深度的變化規(guī)律；將實(shí)際段裝藥量Q₀代入場(chǎng)地爆破振動(dòng)衰減規(guī)律以及質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度隨巖體損傷深度的變化規(guī)律中，即可預(yù)測(cè)使用該藥量造成的爆破損傷深度。本發(fā)明通過數(shù)值模擬可以部分替代現(xiàn)場(chǎng)聲波試驗(yàn)，減少現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)次數(shù)從而降低外業(yè)工作量，提高施工效率，并能綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)爆破群孔效應(yīng)，具有預(yù)測(cè)準(zhǔn)確且操作便捷的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種預(yù)測(cè)核電工程巖體爆破損傷深度的方法。

背景技術(shù)

核電站一般選擇相對(duì)完整巖體作為核島等關(guān)鍵建筑物基礎(chǔ)，以滿足核電站主體建筑物在自重以及地震荷載作用下變形要求。由于核電工程對(duì)建基面完整性要求很高，如何預(yù)測(cè)爆破開挖對(duì)保留基巖的損傷范圍是確保建基面完整從而保證核電工程安全施工的前提條件。

目前，水利水電和巖土工程領(lǐng)域常常基于現(xiàn)場(chǎng)爆破振動(dòng)試驗(yàn)和聲波測(cè)試建立距爆源一定距離處質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和巖體損傷深度的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破損傷深度的預(yù)測(cè)和控制。但由于聲波試驗(yàn)測(cè)試周期較長，工作量大，且與現(xiàn)場(chǎng)正常爆破施工交叉進(jìn)行，而現(xiàn)場(chǎng)施工工期較緊，使得聲波試驗(yàn)數(shù)據(jù)往往非常有限。由于數(shù)值模擬可以方便、經(jīng)濟(jì)、快速地模擬不同爆破規(guī)模、最大段裝藥量、開挖深度工況下的場(chǎng)地衰減規(guī)律與損傷特征，可以彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)聲波試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的缺陷，但現(xiàn)有方法在確定模型爆炸輸入荷載時(shí)均做單孔單段簡化處理，即假設(shè)現(xiàn)場(chǎng)爆破所有爆孔裝藥量集中在一個(gè)爆孔內(nèi)一次起爆，無法考慮群孔效應(yīng)，與現(xiàn)場(chǎng)多排多孔分段延時(shí)、一次起爆的實(shí)際情況出入較大。

此外，由于預(yù)裂爆破為取得較好預(yù)裂效果需要多孔同時(shí)起爆，產(chǎn)生的振動(dòng)較大，但對(duì)下臥基巖的實(shí)際損傷不大，顯著不同于臺(tái)階爆破，因而現(xiàn)有方法采用基于臺(tái)階爆破方式建立的損傷深度與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的變化規(guī)律來預(yù)測(cè)預(yù)裂爆破的損傷深度會(huì)產(chǎn)生非常大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種預(yù)測(cè)核電工程巖體爆破損傷深度的方法，該方法能綜合考慮群孔效應(yīng)、預(yù)測(cè)準(zhǔn)確且操作便捷。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種預(yù)測(cè)核電工程巖體爆破損傷深度的方法，分別針對(duì)臺(tái)階爆破和預(yù)裂爆破兩種爆破方式進(jìn)行以下步驟：

步驟一、針對(duì)不同最大段裝藥量Qx、Qx+1···Qy的爆破炮次，在場(chǎng)地開展爆破振動(dòng)測(cè)試，針對(duì)每個(gè)炮次獲取距爆源R1、R2···Rn米處質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度的實(shí)測(cè)值V_測(cè)，然后采用薩道夫斯基公式進(jìn)行回歸分析，得到場(chǎng)地爆破振動(dòng)衰減規(guī)律；

步驟二、針對(duì)不同最大段裝藥量Qx、Qx+1···Qy的爆破炮次分別開展爆前、爆后的聲波測(cè)試，所述聲波測(cè)試包括單孔和跨孔超聲波測(cè)試，繪制爆前爆后聲波波速變化率k隨鉆孔深度H的變化關(guān)系曲線，選定聲波波速變化率k為10％時(shí)對(duì)應(yīng)的深度為損傷深度h，由所述關(guān)系曲線確定損傷深度h；

步驟三、采用顯式動(dòng)力有限元程序軟件AUTODYN建立分析模型，計(jì)算最大段裝藥量為Qx時(shí)，距爆源R1米處質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度V的模擬值V_模；

步驟四、將最大段裝藥量為Qx時(shí)對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度實(shí)測(cè)值V_測(cè)和模擬值V_模進(jìn)行比較，當(dāng)V_測(cè)和V_模的差值小于閾值時(shí)執(zhí)行步驟五，否則重新執(zhí)行步驟三；

步驟五、通過數(shù)值模擬，計(jì)算不同最大段裝藥量工況下巖體的損傷特征并繪制損傷云圖，根據(jù)損傷云圖確定損傷深度。同時(shí)計(jì)算出距爆源R1米處質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度，綜合聲波測(cè)試結(jié)果和爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，建立距爆源R1米處質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度隨爆破損傷深度的變化規(guī)律；