冲击波超压对隧洞拱架破坏的一种简便计算方法与流程

1.本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及冲击波超压对隧洞拱架破坏的一种简便计算方法。


背景技术：

2.冲击波超压是指冲击波波阵面与介质之间的压差，这种压差可以达到零点几甚至几个兆帕。在超压作用下，建筑物将被摧毁，设备、管道等均会遭到破坏。在相同爆炸条件下，距爆炸中心越近，波阵面上的超压越大。冲击波超压随着距离增大而迅速衰减。冲击波的杀伤作用主要是由冲击波超压和冲击波作用时间来决定的。现就超压引起的介质受压振动速度大小判别破坏程度。


技术实现要素：

3.解决了以上问题，提出冲击波超压对隧洞拱架破坏的一种简便计算方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.冲击波超压对隧洞拱架破坏的一种简便计算方法，其特征在于，为简化方便，取一平米的格栅混凝土，其厚度为50
㎝
作为单元体建模进行分析
6.超压峰值计算式:
7.p＝(0.084*q^(1/3)/r) (0.27*q^(2/3)/r^2) 0.7*q/r^3
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
8.其中p为超压值mpa；r为爆炸中心至计算点距离m；q:折算后tnt炸药当量
㎏
；
9.以实际爆破距离2m，折算后炸药当量0.5
㎏
；
10.则代入公式(1)计算p＝0.1196mpa
11.由f＝p*s
ꢀꢀꢀ
(2)
12.则，f＝0.1196*10^6*1＝0.1196*10^6n
13.超压量是以正弦或余弦波的形式施加的，因此
14.f1＝f*sin(ωt φ)
ꢀꢀꢀ
(3)
15.为简化，相位差φ忽略不计，冲击波频率40-100hz,取频率为 80hz。则
16.f1＝0.1196*10^6*sin(2π*80*t)
17.又f1＝ma＝m*dv/dt
ꢀꢀꢀ
(4)
18.m＝1*1*0.5*2400＝1200
㎏
19.即0.1196*10^6*sin(160πt)＝1200*dv/dt
20.dv＝0.1196*10^6sin(160πt)dt/1200
21.v＝0.1196*10^6/1200∫sin(160πt)dt
22.＝-0.1196*10^6/(160π
×
1200)*cos(160πt) c
23.初始条件t＝0时，v＝0则
24.c＝0.1196
×
10^6/(160π
×
1200)
25.v＝0.1196
×
10^6
×
(1－cos(160πt))/(160π
×
1200)
26.vmax＝2
×
0.1196
×
10^6/(160π
×
1200)＝0.397(m/s)
27.由规范可查得，各种构筑物中最抗振的安全允许振速在0.2－0.3 之间。因此，经以上验算，拱架以上有空腔和外部敞通时，周边孔的爆破冲击波超压完全可以引起拱架的坍塌。
28.与现有技术相比，本发明提供了冲击波超压对隧洞拱架破坏的一种简便计算方法，具备以下有益效果：
29.使用现有的理论公式和原理组合，形成一定计算格式，便于在施工现场安全的条件下，施工提供有效的数据。
具体实施方式
30.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
31.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
32.本工程主要以2#隧洞及3#隧洞，3#隧洞隧洞全长7120m，无施工支洞，以3#洞为例，塌方段以钢筋格栅拱架支护，假设喷混凝土厚50
㎝
，50
㎝
以上仍有空腔且和外部敞通。考虑掏槽孔和辅助孔爆破时引起的超压处于拱架下方，且下部洞室空间较大，虽然对拱架会有向上的超压，但衰减迅速，不是拱架损坏的主要方面。而周边孔正对拱架以上空腔且距离很近，其爆破后的冲击波超压对拱架的损坏起主导作用。为简化方便，取1平米的格栅混凝土(厚度仍为50
㎝
) 作为单元体建模进行分析。
33.为简化方便，取一平米的格栅混凝土，其厚度为50
㎝
作为单元体建模进行分析
34.超压峰值计算式:
35.p＝(0.084*q^(1/3)/r) (0.27*q^(2/3)/r^2) 0.7*q/r^3
ꢀꢀꢀ
(1)
36.其中p为超压值mpa；r为爆炸中心至计算点距离m；q:折算后tnt 炸药当量
㎏
；
37.以实际爆破距离2m，折算后炸药当量0.5
㎏
；
38.则代入公式(1)计算p＝0.1196mpa
39.由f＝p*s
ꢀꢀꢀ
(2)
40.则，f＝0.1196*10^6*1＝0.1196*10^6n
41.超压量是以正弦或余弦波的形式施加的，因此
42.f1＝f*sin(ωt φ)
ꢀꢀꢀ
(3)
43.为简化，相位差φ忽略不计，冲击波频率40-100hz,取频率为 80hz。则
44.f1＝0.1196*10^6*sin(2π*80*t)
45.又f1＝ma＝m*dv/dt
ꢀꢀꢀ
(4)
46.m＝1*1*0.5*2400＝1200
㎏
47.即0.1196*10^6*sin(160πt)＝1200*dv/dt
48.dv＝0.1196*10^6sin(160πt)dt/1200
49.v＝0.1196*10^6/1200∫sin(160πt)dt
50.＝-0.1196*10^6/(160π
×
1200)*cos(160πt) c
51.初始条件t＝0时，v＝0则
52.c＝0.1196
×
10^6/(160π
×
1200)
53.v＝0.1196
×
10^6
×
(1－cos(160πt))/(160π
×
1200)
54.vmax＝2
×
0.1196
×
10^6/(160π
×
1200)＝0.397(m/s)
55.由规范可查得，各种构筑物中最抗振的安全允许振速在0.2－0.3 之间。因此，经以上验算，拱架以上有空腔和外部敞通时，周边孔的爆破冲击波超压完全可以引起拱架的坍塌。
56.有以下几点需要说明：
57.1、本公开实施例只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
58.2、在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
59.以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。