隧道定向爆破的案例
基于流固耦合的隧道定向爆破周邊孔仿真分析
基于流固耦合的隧道定向爆破周邊孔仿真分析
1背景及意義
巖石爆破技術(shù)廣泛應(yīng)用于邊坡開(kāi)挖、隧道掘進(jìn)和礦產(chǎn)開(kāi)采等領(lǐng)域，如何有效進(jìn)行爆破，減少巖石損傷，降低成本，達(dá)到理想效果，是目前迫切需要解決的問(wèn)題。利用LS-DYNA軟件對(duì)隧道掘進(jìn)周邊孔定向爆破裂紋貫通機(jī)理進(jìn)行數(shù)值仿真，對(duì)于揭示爆破破巖機(jī)理、提高隧道光面爆破效果、推動(dòng)科技創(chuàng)新應(yīng)用具有重要實(shí)際意義。
2有限元模型的建立
2.1模型描述
周邊孔布置聚能藥包，炮孔直徑為80mm，聚能管為pvc材料。炮孔布置及聚能藥包如圖1、2所示。
圖1 周邊孔布置圖
圖2 聚能藥包示意圖
2.2建模分析
巖石，炸藥，pvc管，空氣都采用solid164實(shí)體單元，單層網(wǎng)格建模。炸藥、空氣、pvc管采用ALE算法，巖石采用lagrange算法。巖石與炸藥、空氣、pvc管之間的相互作用采用流固耦合的方法，通過(guò)*constrained_lagrange_in_solid來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3結(jié)果分析
巖石應(yīng)力云圖及周邊孔裂紋開(kāi)展如下圖所示。
圖3 應(yīng)力云圖
圖4 裂紋開(kāi)展
展開(kāi) 隧道爆破精細(xì)化網(wǎng)格劃分的爆破效果 ￥50
1.CAD中對(duì)隧道爆破炮孔布置圖進(jìn)行輔助線切割，然后通過(guò)REG命令生成封閉面域。
2.導(dǎo)出iges格式，將文件導(dǎo)入ANSYS/APDL軟件中進(jìn)行巖石區(qū)域建模及網(wǎng)格劃分。鉆孔區(qū)域采用映射網(wǎng)格劃分，鉆孔外巖石區(qū)域采用掃掠劃分方式，單元類(lèi)型為solid164單元，模型厚度方向擴(kuò)展10cm，采用準(zhǔn)三維建模方法進(jìn)行分析。模型網(wǎng)格劃分好后導(dǎo)出k文件，后續(xù)操作通過(guò)k文件導(dǎo)入ls-prepost中進(jìn)行炸藥，堵塞及空氣全模型的建立、分區(qū)及材料參數(shù)、邊界條件、求解等設(shè)置。
3.確定材料參數(shù)，在ls-prepost中輸入材料參數(shù)，巖石采用JH-2模型，炸藥模型中采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 材料模型，空氣材料采用*MAT-NULL 材料模型描述。
4.lsprepost軟件中定義模型的邊界條件
5.計(jì)算結(jié)果如下：
展開(kāi) Dyna求解的工程爆破模擬-隧道爆破開(kāi)挖
10.添加炸藥材料及空氣材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性
參見(jiàn)我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“9.給添加炸藥材料及介質(zhì)材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性”。
11.添加多物質(zhì)流固耦合
參見(jiàn)我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“10.多物質(zhì)流固耦合添加”。其中MASTER組件包括空氣及炸藥組件，Sla-ve組件包括巖石及隧道組件。
12.添加無(wú)反射邊界條件
參見(jiàn)我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“11.添加無(wú)反射邊界條件”。
13.導(dǎo)出模型
參見(jiàn)我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“12.導(dǎo)出模型”。
14.空氣及炸藥匹配材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性
參見(jiàn)我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“13.介質(zhì)及炸藥匹配材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性”。
15.提交計(jì)算
參見(jiàn)我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“14.提交計(jì)算”。
展開(kāi) 隧道光面爆破局部建模損傷分析 ￥50
1.CAD中對(duì)隧道爆破炮孔布置圖進(jìn)行輔助線切割，然后通過(guò)REG命令生成封閉面域
2.導(dǎo)出iges格式，將文件導(dǎo)入ANSYS/APDL軟件中進(jìn)行巖石區(qū)域建模及網(wǎng)格劃分。鉆孔區(qū)域采用映射網(wǎng)格劃分，鉆孔外巖石區(qū)域采用掃掠劃分方式，單元類(lèi)型為solid164單元，模型厚度方向擴(kuò)展200cm，采用三維建模方法進(jìn)行分析。模型網(wǎng)格劃分好后導(dǎo)出k文件，后續(xù)操作通過(guò)k文件導(dǎo)入ls-prepost中進(jìn)行炸藥，堵塞及空氣的分區(qū)及材料參數(shù)、邊界條件、求解等設(shè)置。
3.巖石采用RHT模型，炸藥模型中采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 材料模型，空氣材料采用*MAT-NULL 材料模型描述，空氣的狀態(tài)方程采用*EOS- LINEAR-POLYNOMAIAL 描述。
4.計(jì)算結(jié)果如下：
損傷破壞圖
展開(kāi) 
ls-dyna隧道爆破模擬
ls-dyna隧道爆破模擬
ansys19.0隧道爆破模擬
帶佬們，我想問(wèn)一下掃略劃分畫(huà)爆破炸藥網(wǎng)格時(shí)，出現(xiàn)了形狀限制錯(cuò)誤，但又顯示劃分出來(lái)了，是什么問(wèn)題啊，該怎么解決！不解決會(huì)咋樣呢！劃分整體網(wǎng)格時(shí)又沒(méi)出現(xiàn)這個(gè)
隧道不同掏槽爆破的動(dòng)力響應(yīng)分析
?行業(yè)背景
本文以長(zhǎng)安街石景山隧道爆破施工為背景，采用動(dòng)力有限元方法模擬了三種不同爆破方式下人工防護(hù)道的振動(dòng)響應(yīng)。直孔延時(shí)起爆與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證仿真的有效性，并對(duì)三種不同爆破方法引起的人工防護(hù)道兩點(diǎn)的振動(dòng)速度和加速度進(jìn)行研究分析，探尋引起人工防護(hù)道振動(dòng)響應(yīng)最小的最優(yōu)爆破方式，為工程爆破提供參考
?工程背景
長(zhǎng)安街西延引起豐沙鐵路改建工程暗挖隧道，全長(zhǎng)4350.353m，其中明挖段長(zhǎng)3871.353m，暗挖段長(zhǎng)479m。暗挖段全長(zhǎng)479m，雙線隧道，線間距4～4.26m，位于8‰的上坡。人防通道底標(biāo)高94.58m，結(jié)構(gòu)尺寸約2m（寬）×2.4m（高）。通道底板為墊層20cm，調(diào)平層7cm，下有墊層，厚度20cm。此范圍石景山隧道覆土約31m左右，隧道與人防通道垂直相交，人工防護(hù)道位于隧道正上方位置，凈距約2.044m。
?設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題
隨著我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模鋪展，爆破在隧道開(kāi)挖過(guò)程起到非常重要的作用，爆破開(kāi)挖引起的振動(dòng)響應(yīng)也越來(lái)越引起人們的重視，通過(guò)試驗(yàn)和仿真的研究，評(píng)價(jià)爆破施工方案和爆破參數(shù)的合理性，為控制和優(yōu)化爆破施工參數(shù)提供依據(jù)，同時(shí)對(duì)開(kāi)挖爆破作業(yè)對(duì)文物，既有鐵路線，鐵路邊坡振動(dòng)的影響程度，以確保爆破安全，隧道爆破的振動(dòng)研究也越來(lái)越重要。
?仿真需求分析
按照測(cè)振預(yù)警機(jī)制的原則，每炮測(cè)振，并根據(jù)測(cè)振數(shù)據(jù)，調(diào)整單次爆破的進(jìn)尺、藥量，控制爆破過(guò)程中的振動(dòng)是該次爆破過(guò)程中需要控制的首要因素，為了最大限度降低隧道爆破對(duì)人工防護(hù)道的爆破振動(dòng)，采用直孔爆破同時(shí)起爆，直孔爆破延時(shí)起爆，斜孔爆破延時(shí)起爆等三種不同爆破方式進(jìn)行研究，對(duì)比三種不同爆破方式下人工防護(hù)道同位置處的振動(dòng)大小來(lái)選擇最優(yōu)掏槽爆破方式.
展開(kāi) LS-DYNA | 隧道爆破振動(dòng)數(shù)值模擬
有需求聯(lián)系qq：1772619227
ANSYS/LS-DYNA傾斜炮孔裝藥方式下隧道爆破案例 ￥40
對(duì)于爆破案例來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響力的傳遞連續(xù)性、損傷破壞效果等，因此，前處理中網(wǎng)格處理的越好，能夠得到更真實(shí)的模擬效果。對(duì)于一般的規(guī)則炮孔，可通過(guò)常用的切分方式，使其滿足網(wǎng)格映射和掃掠的要求，當(dāng)模型中存在傾斜甚至異性炮孔時(shí)，模型網(wǎng)格劃分就變得十分繁瑣，尤其是真三維模型案例中。
本文案例為不同傾斜角度炮孔裝藥方式下的隧道爆破案例。
采用的是常用的流固耦合算法，網(wǎng)格處理方式在k文件當(dāng)中可知曉，可為大家提供參考。
中國(guó)最深海底隧道貫通！海下80米爆破驚心動(dòng)魄
在隧道開(kāi)挖中，項(xiàng)目部嚴(yán)格遵循“先探測(cè)、預(yù)支護(hù)、短開(kāi)挖、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測(cè)”的原則。他們將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)控量測(cè)納入正常的施工工序，以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)為重要預(yù)防和監(jiān)測(cè)手段，安排“四主三輔”七條作業(yè)線組織施工。四條主作業(yè)線為鉆孔爆破作業(yè)線、裝渣運(yùn)輸作業(yè)線、初期支護(hù)作業(yè)線、防水襯砌作業(yè)線，三條輔助作業(yè)線為通風(fēng)降塵、注漿止水、施工排水。
為控制風(fēng)險(xiǎn)，施工單位組合了世界上最先進(jìn)的地質(zhì)探測(cè)和預(yù)報(bào)手段，通過(guò)系統(tǒng)性的對(duì)比和分析，消除漏判和誤判，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)預(yù)判和辨識(shí)，在此基礎(chǔ)上對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)采取針對(duì)性的預(yù)處理措施，從而使風(fēng)險(xiǎn)得到超前防控。主要探測(cè)和預(yù)報(bào)手段有TSP法、高分辨電法、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水、地質(zhì)素描、超前探孔、超前地質(zhì)取芯鉆孔等方法。
施工爆破采用低爆速、不耦合裝藥、微差起爆和光面爆破等減震爆破技術(shù)，減少隧道爆破開(kāi)挖對(duì)圍巖的損傷。
海底隧道采用世界最先進(jìn)的成套隧道施工機(jī)械裝備，機(jī)械化利用率達(dá)到90%以上，實(shí)現(xiàn)全程移動(dòng)信號(hào)跟進(jìn)覆蓋、全作業(yè)面視頻監(jiān)控和智能化網(wǎng)絡(luò)化管理，形成了機(jī)械化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的高效流水作業(yè)生產(chǎn)線。
海底隧道施工引入了瑞典阿特拉斯三臂液壓鑿巖臺(tái)車(chē)、混凝土濕噴機(jī)械手、礦巖多功能地質(zhì)鉆機(jī)、全液壓自行式仰拱棧橋、整體式襯砌模板臺(tái)車(chē)等國(guó)內(nèi)外先進(jìn)機(jī)械設(shè)備，機(jī)械化施工水平達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。
青島地鐵1號(hào)線海底隧道不僅是國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)、最深的地鐵海底隧道, 也是穿越斷層破碎帶最多的地鐵海底隧道；是國(guó)內(nèi)首條采用洞內(nèi)翻渣系統(tǒng)的TBM地鐵區(qū)間隧道；是機(jī)械化程度最高的市內(nèi)在挖地鐵海底隧道。廣大建設(shè)者高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量精心組織施工，使工程快速有序向前推進(jìn)。
展開(kāi) 基于LS-DYNA大型建筑物在隧道爆破條件下振動(dòng)仿真
基于LS-DYNA大型建筑物在隧道爆破條件下振動(dòng)仿真
摘 要:復(fù)雜環(huán)境下的控制爆破，爆破振動(dòng)安全要求高，施工風(fēng)險(xiǎn)大。針對(duì)火車(chē)站下地鐵爆破施工進(jìn)行了爆破振動(dòng)仿真，結(jié)果顯示不同ZHA藥量對(duì)地表建筑物的影響。根據(jù)仿真結(jié)果可確定保護(hù)對(duì)象安全振速要求的最大一次起爆量，確定爆破規(guī)模，為后期爆破設(shè)計(jì)及施工提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞:爆破振動(dòng); 結(jié)構(gòu)物;
1 仿真背景
隨著爆破技術(shù)的不斷提高，爆破作業(yè)已被應(yīng)用到各個(gè)工程領(lǐng)域，由于爆破施工場(chǎng)地的特殊性和隨機(jī)性，迄今爆破技術(shù)仍未形成一套完善的理論體系因爆破設(shè)計(jì)不合理或爆破施工不當(dāng)造成的安全問(wèn)題不少，因此爆破有害效應(yīng)控制現(xiàn)已成為爆破領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。目前就如何實(shí)現(xiàn)爆破控制仍眾說(shuō)紛紜，其計(jì)算依據(jù)也尚未統(tǒng)一。應(yīng)用動(dòng)力有限元程序模擬爆破振動(dòng)對(duì)既有建筑物的影響，可對(duì)爆破所產(chǎn)生的爆破振動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為后期爆破設(shè)計(jì)及施工提供依據(jù)。
2 前處理
前處理的核心在于模型的創(chuàng)建和網(wǎng)格的劃分。
2.1 模型的創(chuàng)建
模型的創(chuàng)建可借助SW等專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行。
2.2 網(wǎng)格劃分
網(wǎng)格劃分重點(diǎn)在于網(wǎng)格大小和區(qū)分不同結(jié)構(gòu)部件。
2.3 其他說(shuō)明
（1）采用的單元類(lèi)型：shell163，solid164和beam161。
（2）對(duì)于巖體周邊采用非反射邊界
（3）采用ALE算法。
展開(kāi) 
流固耦合方法進(jìn)行隧道爆破開(kāi)挖，怎么實(shí)現(xiàn)添加初始地應(yīng)力？
在進(jìn)行動(dòng)態(tài)松弛方法模擬地應(yīng)力時(shí)，為什么每次獲取動(dòng)態(tài)松弛文件進(jìn)行顯式計(jì)算都無(wú)法正常計(jì)算，實(shí)現(xiàn)這一操作的規(guī)范步驟是怎樣的，有無(wú)大佬指導(dǎo)一下，痛苦死了。
LS-DYNA | 福利：隧道爆破（包含.stp幾何模型、.dwg二維模型及材料參數(shù)）
參數(shù).docx
幾何模型.zip
供大家免費(fèi)下載
基于LS-DYNA的臨近隧道爆破開(kāi)挖模擬建模分析 附LS-DYNA自定義本構(gòu)子程序基本流程下載
LS-DYNA臨近隧道爆破開(kāi)挖模擬建模分析
作者：turtle（在讀碩士）
擅長(zhǎng)：hypermesh/dyna
開(kāi)挖隧道初襯和既有隧道襯砌震速云圖：
開(kāi)挖隧道初襯和既有隧道襯砌應(yīng)力云圖：
數(shù)值模型的建立
臨近隧道爆破開(kāi)挖模擬分析，采用流固偶合方法。巖石襯砌為solid單元，空氣炸藥為solid_ALE單元。炸藥和空氣采用ALE算法，并實(shí)現(xiàn)流固耦合的動(dòng)態(tài)分析。巖石和襯砌共節(jié)點(diǎn)連接，空氣和炸藥共節(jié)點(diǎn)連接，空氣炸藥與巖石襯砌做流固偶合。采用cm-g-us單位制，爆破時(shí)間為0.2S。
幾何模型及網(wǎng)格劃分：
2.結(jié)果分析
2.1 開(kāi)挖隧道初襯某測(cè)點(diǎn)震速時(shí)程曲線
2.2 不同時(shí)刻襯砌應(yīng)力云圖
下載地址：LS-DYNA自定義本構(gòu)子程序基本流程
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