Tên luận án:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN KHI THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐẾN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM LÂN CẬN
Ngành:
Kỹ thuật xây dựng Công trình ngầm
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tiến sĩ kỹ thuật này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn khi thi công đường hầm đến kết cấu công trình ngầm lân cận. Vấn đề này được đánh giá là hết sức cần thiết và cấp bách do thực tế nhiều dự án hầm dân dụng lớn ở Việt Nam như hầm Cổ Mã, hầm Hải Vân đang được đào mới hoặc mở rộng gần các đường hầm cũ, trong khi các tiêu chuẩn hiện hành chưa chú trọng đầy đủ.
Mục tiêu của luận án là xây dựng các mô hình số 2D, 3D để dự báo ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu chống giữ của đường hầm lân cận, đánh giá mức độ ảnh hưởng dựa trên số liệu đo đạc thực tế và kết quả mô hình, đồng thời tìm ra các quy luật thực nghiệm. Đối tượng nghiên cứu bao gồm ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến vỏ hầm cũ lân cận và kết cấu chống giữ của đường hầm lân cận.
Các phương pháp nghiên cứu chính được sử dụng là phân tích tổng hợp, đo đạc thực nghiệm (thí nghiệm động SHPB trên mẫu đá granit) và mô hình số (phần mềm Abaqus). Phạm vi nghiên cứu giả định môi trường đất đá đồng nhất, đẳng hướng và liên kết cứng liền tục giữa vỏ chống bê tông với khối đá.
Luận án đã đạt được nhiều điểm mới và đóng góp quan trọng. Cụ thể, đã thực hiện thí nghiệm động SHPB và mô phỏng số để xác định thông số động của khối đá, vỏ chống, từ đó tìm ra mối quan hệ giữa ứng suất, biến dạng, tốc độ biến dạng dưới tải trọng động. Luận án cũng xây dựng các công thức kinh nghiệm xác định giá trị PPV và lượng thuốc nổ nạp lớn nhất khi thi công đường hầm, chỉ ra mối quan hệ giữa RMR của khối đá với mức độ chấn động tại hầm Croix-Rousse và xây dựng công thức thực nghiệm PPV phụ thuộc vào RMR.
Ngoài ra, luận án đã xây dựng, kiểm chứng mô hình số 2D, 3D; khảo sát các thông số mô hình và xác định hệ số giảm chấn phù hợp (5,0%). Các nghiên cứu cũng chỉ ra các vùng phá hủy của vỏ chống đường hầm cũ, tìm ra công thức thực nghiệm dự báo giá trị PPV cho các vị trí trong vỏ chống và đề xuất phương pháp xem xét mức độ chấn động của nổ mìn đến trạng thái của khối đá và kết cấu chống giữ bê tông của đường hầm cũ lân cận.
Luận án có ý nghĩa khoa học làm cơ sở lý luận cho việc đánh giá chấn động nổ mìn khi thi công hầm dân dụng và ý nghĩa thực tiễn phục vụ công tác thiết kế, thi công nhằm giảm thiểu ảnh hưởng bất lợi của sóng nổ mìn.
Mục lục chi tiết:
MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của luận án
- 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- 3. Đối tượng nghiên cứu của luận án
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Phạm vi nghiên cứu của luận án
- 6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của vấn đề nghiên cứu
- 7. Những điểm mới của luận án
- 8. Cấu trúc luận án
- 9. Bố cục của luận án
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN ĐẾN CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM LÂN CẬN
- 1.1. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu công trình ngầm lân cận và các thông số nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của chấn động nổ mìn
- 1.2. Đánh giá chung về tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước về hướng nghiên cứu của luận án
- 1.5. Những vấn đề tập trung nghiên cứu của luận án
- 1.6. Kết luận Chương 1
CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN SÓNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐÁ VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG NỔ LÊN KẾT CẤU ĐƯỜNG HẦM LÂN CẬN
- 2.1. Các loại sóng chấn động gây ra do nổ mìn đào hầm và đặc tính của chúng
- 2.2. Kết luận Chương 2
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN ĐẾN KẾT CẤU ĐƯỜNG HẦM LÂN CẬN THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN NỔ MÌN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC HIỆN TRƯỜNG
- 3.1. Các phương pháp đánh giá ảnh hưởng chấn động nổ mìn đến công trình lân cận
- 3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến vỏ chống cố định của đường hầm lân cận khi đào hầm bằng phương pháp khoan nổ thông qua phương pháp đo đạc
- 3.4. Khảo sát mối quan hệ giữa RMR của khối đá và các thông số K và a trong công thức của Chapot
- 3.5. Kết luận chương 3
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CỦA KHỐI ĐÁ VÀ VỎ CHỐNG
- 4.1. Cơ sở lý thuyết của thí nghiệm động Split Hopkinson Pressure Bar Test (SHPB)
- 4.5. Tính toán đặc tính động học của các thanh
- 4.6. Thí nghiệm SHBP trên mẫu đá granit
- 4.4. Phát triển mô hình số ba chiều 3D mô phỏng thí nghiệm SHPB
- 4.4.3. Các trường hợp nghiên cứu
- 4.4.5. Nhận xét
- 4.4.6. Kết quả mô hình
- 4.5. Kết luận Chương 4
CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN KHI ĐÀO HẦM ĐẾN KẾT CẤU CHỐNG ĐƯỜNG HẦM LÂN CẬN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ
- 5.1. Đặt vấn đề
- 5.2. Xây dựng mô hình số khảo sát ảnh hưởng của chấn động nổ mìn
- 5.2.3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp
- 5.2.5. Mô hình vật liệu
- 5.3. Kiểm tra kích thước lưới và kiểm chứng mô hình số
- 5.4. Khảo sát các thông số của mô hình số
- 5.4.5. Đánh giá độ ổn định của vỏ chống bê tông của đường hầm cũ lân cận
- 5.6. Đánh giá độ ổn định của khối đá xung quanh đường hầm
- 5.7. Xây dựng công thức kinh nghiệm dự báo giá trị PPV trong vỏ chống bê tông cố định của đường hầm cũ lân cận
- 5.8. Nghiên cứu đề xuất phương pháp xem xét mức độ chấn động của nổ mìn thi công đường hầm mới đến trạng thái của khối đá và kết cấu chống giữ bê tông của đường hầm cũ lân cận
- 5.9. Kết luận Chương 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CỦA LUẬN ÁN
- 1. Các kết quả chính và đóng góp mới của Luận án
- 2. Những vấn đề tồn tại và hướng nghiên cứu tiếp theo