剧烈瓦斯爆炸隧道洞口致损机理
来源期刊：工程科学学报2018年第12期
论文作者：李志鹏 吴顺川
文章页码：1476 - 1487
关键词：瓦斯爆炸;隧道洞门;冲击波传播;动力响应;损伤机理;
摘 要：为探究洛带古镇隧道瓦斯爆炸下洞口衬砌致损机理,对隧道内积聚瓦斯等效、量化研究,采用LS-DYNA建立与洞门几何结构一致的流固耦合数值模型并验证,以RHT模型模拟混凝土并修正参数,对爆炸过程中冲击波的传播特征及强度、洞门致损机理研究分析,并将模拟结果与实际情况对比.研究表明:爆炸冲击波在隧道内无规则的反射效应使其强度剧增、流场复杂,局部位置有聚焦现象,隧道内高压达1. 2～2. 4 MPa;传播过程中,靠衬砌一侧冲击波运动速度较快,形态也由"球状"变为"喇叭"状;当以平面波形态传至洞门时,拱顶冲击波强度增加56%,达2. 8 MPa,并在削竹式洞门周边发生衍射;自隧道传出后,强度逐渐降低,边墙及底板处的冲击波沿纵向径直射出,拱部冲击波向斜上方运动,形成"蘑菇云".爆炸作用下,衬砌曲边墙脚处完全破坏;爆心距7 m范围内衬砌受损严重; 7～15 m范围内拱部几乎未受损;洞门受损严重.缺少围岩的约束作用,洞门拱顶Y向、拱脚X向位移分别达0. 26和0. 14 m,迎爆面、背爆面拉应力分别介于7. 9～31. 5 MPa、4. 9～15. 6 MPa,背爆面出现多个应力峰值,洞门主要为受拉致损.经对比,洞门损伤特征的数值模拟结果与现场实际情况基本一致,可为后续的衬砌灾害处治提供依据.
李志鹏1，吴顺川1,2
1. 北京科技大学土木与资源工程学院2. 昆明理工大学国土资源工程学院
摘 要：为探究洛带古镇隧道瓦斯爆炸下洞口衬砌致损机理,对隧道内积聚瓦斯等效、量化研究,采用LS-DYNA建立与洞门几何结构一致的流固耦合数值模型并验证,以RHT模型模拟混凝土并修正参数,对爆炸过程中冲击波的传播特征及强度、洞门致损机理研究分析,并将模拟结果与实际情况对比.研究表明:爆炸冲击波在隧道内无规则的反射效应使其强度剧增、流场复杂,局部位置有聚焦现象,隧道内高压达1. 2～2. 4 MPa;传播过程中,靠衬砌一侧冲击波运动速度较快,形态也由"球状"变为"喇叭"状;当以平面波形态传至洞门时,拱顶冲击波强度增加56%,达2. 8 MPa,并在削竹式洞门周边发生衍射;自隧道传出后,强度逐渐降低,边墙及底板处的冲击波沿纵向径直射出,拱部冲击波向斜上方运动,形成"蘑菇云".爆炸作用下,衬砌曲边墙脚处完全破坏;爆心距7 m范围内衬砌受损严重; 7～15 m范围内拱部几乎未受损;洞门受损严重.缺少围岩的约束作用,洞门拱顶Y向、拱脚X向位移分别达0. 26和0. 14 m,迎爆面、背爆面拉应力分别介于7. 9～31. 5 MPa、4. 9～15. 6 MPa,背爆面出现多个应力峰值,洞门主要为受拉致损.经对比,洞门损伤特征的数值模拟结果与现场实际情况基本一致,可为后续的衬砌灾害处治提供依据.
关键词：瓦斯爆炸;隧道洞门;冲击波传播;动力响应;损伤机理;
