تجزیه و تحلیل عددی دو بعدی از آسیب های سنگی ناشی از توزیع مجدد تنش در محل و بارگیری انفجار در حفاری زیرزمینی انفجاری

قیمت: 47,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

تجزیه و تحلیل عددی دو بعدی از آسیب های سنگی ناشی از توزیع مجدد تنش در محل و بارگیری انفجار در حفاری زیرزمینی انفجاری

عنوان لاتین

2D numerical analysis of rock damage induced by dynamic in-situ stress redistribution and blast loading in underground blasting excavation

هنگامی که حفرات زیرزمینی در ابتدا توده های سنگی توسط روش مته و انفجار باعث به وجود آمدن تنش می شود، ناحیه خسارت حفاری ناخواسته (EDZ) در اطراف حفره ها به علت اثرات ترکیبی توزیع تنش در محل و بارگیری انفجار بوجود می آید. در طی خورد کردن سنگ توسط انفجار، متاسفانه تنش در سر حد انفجار صورت گرفته جهت حفاری دیده می شود. توزیع مجدد تنش در محل، یک فرآیند پویا است که از آزاد شدن موقت تنش آغاز شده و پس از حفاری به حالت تنش نهایی می رسد. برای یک تونل دایره ای که زیرزمینی با نفجارت با تاخیر در حد میلی ثانیه حفاری می شود، شبیه سازی عنصر محدود دو بعدی برای بررسی آسیب های سنگی ناشی از توزیع مجدد تنش در محل و بارگیری انفجار انجام می شود. سرعت ذرات در بالاترین حد بحران (PPV) برای آغاز آسیب انفجاری در توده های سنگی قبل از تنش نیز از لحاظ عددی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که انتشار استرس گذرا باعث ایجاد موج تنش مضاعف می شود که به بروز یک منطقه آسیب بزرگتر در مقایسه با توزیع مجدد تنش شبه استاتیک می شود. اثر تنش موج مضاعف بر آسیب های سنگی واضح تر می شود چون سطح تنش در محل و ابعاد حفاری افزایش می یابد و مدت زمان رها شدن تنش کاهش می یابد. تنش انبساطی ناشی از انفجار در جهت پیرامون تونل با تنش تراکمی در محل خنثی می شود. در حفاری هایی با عمق بالا یا حفاری های تونل با تنش بالا، توزیع مجدد تنش دینامیک مسئول تشکیل EDZ است؛ PPV بحرانی در آغاز آسیب انفجار ابتدا افزایش می یابد و سپس با افزایش تنش در محل کاهش می یابد. بنابراین، در حفاری انفجاری زیرزمینی، فاکتورهایی که بر سطح استرس محلی مانند عمق تونل تأثیر می گذارد، باید با توجه به استانداردهای ارتعاشات انفجاری و معیارهای آسیب دیدگی سنجیده شوند.

When underground cavities are created in initially stressed rock masses by the drill and blast method, an unwanted excavation damage zone (EDZ) is induced around the cavities due to the combined effects of in-situ stress redistribution and blast loading. During rock fragmentation by blasting, the in-situ stress on blast-created excavation boundaries is suddenly released. The in-situ stress redistribution is a dynamic process that starts from the transient release of stress and reaches a final static stress state after excavation. For a circular tunnel that is excavated underground by full-face millisecond delay blasting, 2D finite element simulation is performed to investigate the rock damage induced by the dynamic in-situ stress redistribution and blast loading. The critical peak particle velocity (PPV) for the initiation of blast damage in pre-stressed rock masses is also numerically studied. The results show that the transient stress release generates additional stress waves, resulting in a larger damage zone compared with that following quasi-static stress redistribution. The effect that the additional stress waves have on rock damage becomes more obvious as the in-situ stress levels and excavation dimensions increase and as the stress release duration decreases. Blast-induced tensile stress in the circumferential direction of a tunnel is neutralized by compressive in-situ stress. In deep-buried or high-stressed tunnel excavation, dynamic stress redistribution is responsible for the formation of EDZ; the critical PPV for the initiation of blast damage first increases and then decreases with an increase in the in-situ stress. Therefore, in underground blasting excavation, the factors that affect the level of in-situ stress such as tunnel depths should be considered with respect to the blasting vibration standards and damage criteria.