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黄金科学技术 >

2022 , Vol. 30 >Issue 4: 612 - 622

DOI: https://doi.org/10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.025

采选技术与矿山管理

油罐爆炸作用下隧道衬砌动力响应数值模拟研究

  • 周占星 ,
  • 刘科伟 ,
  • 李旭东 ,
  • 黄晓辉 ,
  • 马泗洲
展开
  • 中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083
刘科伟（1982-），男，河北承德人，副教授，从事爆破技术和岩土工程等研究工作。

周占星（1995-），男，河北张家口人，硕士研究生，从事隧道在油罐爆炸作用下的损伤及稳定性研究工作。

收稿日期: 2022-01-21

  修回日期: 2022-05-16

  网络出版日期: 2022-10-31

基金资助

国家自然科学基金项目“深部高应力岩体环境深孔一次爆破成井机理与方法研究”(51974360)

收起

Numerical Simulation of Dynamic Response of Tunnel Lining Under Oil Tank Explosion

  • Zhanxing ZHOU ,
  • Kewei LIU ,
  • Xudong LI ,
  • Xiaohui HUANG ,
  • Sizhou MA
Expand
  • School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha 410083，Hunan，China

Received date: 2022-01-21

  Revised date: 2022-05-16

  Online published: 2022-10-31

Fold

本文亮点

为准确分析油气爆炸下隧道及采矿巷道等地下工程的结构稳定性，采用FLACS软件计算LPG爆炸荷载，基于LS-DYNA软件将爆炸冲击荷载施加于结构表面，进而计算爆炸荷载作用下衬砌结构动力响应。研究结果表明：隧道的“角状结构”对冲击波反射具有强化作用，致使相应位置形成应力集中，应力波强度衰减缓慢，随着传播距离的增加，衬砌所受应力逐渐减小且同一截面应力值趋于一致；同一截面不同测点处的速度、位移值受爆心距和隧道几何结构的共同影响，当爆心距大于12 m时，速度和位移值变化趋于稳定；顶部衬砌和底部结构更易发生破坏，边墙位置损伤程度较小。该研究成果为地下工程安全稳定性分析提供了方法依据，也为巷道抗爆设计及支护优化提供了理论参考。

本文引用格式

周占星 , 刘科伟 , 李旭东 , 黄晓辉 , 马泗洲 . 油罐爆炸作用下隧道衬砌动力响应数值模拟研究[J]. 黄金科学技术, 2022 , 30(4) : 612 -622 . DOI: 10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.025

Highlights

The dynamic response of underground engineering such as tunnel and mining roadway under the action of the explosion load of oil and gas is an important basis for engineering protection design and safety evaluation.The development of dynamic numerical simulation method in line with the characteristics of oil and gas explosion is of great significance for accurately analyzing the stability of underground engineering structures such as tunnel and mining roadway under liquefied petroleum gas （LPG） explosion. In this paper，fluid computational mechanics software FLACS was used to calculate the LPG explosion load in the tunnel. Based on transient dynamic analysis software LS-DYNA，the blast impact load was applied to the tunnel lining surface，and then the dynamic response of lining structure at different distances from the explosion center was calculated.By comparing the peak value of overpressure obtained by simulation with the calculation results of the empirical formula，the coincidence between the peak value of overpressure obtained by simulation and the calculation results of the empirical formula is high，which shows that the simulation method used in this paper has good applicability for analyzing the structural response of tunnel under LPG explosion in tunnel.Based on the numerical simulation results，the variation laws of stress，displacement and velocity of lining structure under LPG explosion load were studied.The results show that the “angular structure” of the tunnel has a strengthening effect on the reflection of shock wave，resulting in the formation of stress concentration at the corresponding position and the slow attenuation of the stress wave intensity.With the increase of the propagation distance，the stress on the lining decreases gradually and the stress value of the same section tends to be consistent.In addition，the velocity and displacement values at different measuring points on the same section are affected by the distance between measuring point and explosion center and the geometric structure of the tunnel.When the distance between measuring point and explosion center is larger than 12 m，the velocity and displacement values tend to be stable.The damage of top lining and bottom structure is more likely to occur under the action of blast load，and the damage degree of sidewall position is less.The research results provide a method basis for the safety and stability analysis of underground structures，and also have a certain reference value for the anti-explosion design of mining roadway structure and the corresponding support optimization in mining.

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安徽无为有望探明一大型铅锌矿

由安徽省勘查技术院承担的“无为县西湾铁多金属矿普查”项目日前通过野外验收，专家组对项目取得的成果给予了高度肯定，并认为该区有望探明一大型铅锌矿。

“无为县西湾铁多金属矿普查”是安徽省地勘基金项目，自2009年项目正式实施以来，安徽省勘查技术院组织精干技术力量成立项目组，面对工区第四系覆盖厚度大、多为水田、水系发育等诸多不利因素，在历时13年的勘查过程中，充分发挥技术优势，精心设计工作方案，利用重、磁、电综合物探剖面对筛选出的3个磁异常进行解剖，并在有利部位进行了钻探验证，累计完成钻孔47个、完成钻探工作量2.5万余米，通过钻探验证，发现了较厚大（矿层最厚达115.70 m）、高品位（铅、锌单样品最高品位分别为12.59%、12.70%）的铅锌矿体，初步估算铅+锌金属资源量已达大型规模，同时在深部发现了巨厚层的硬石膏矿。

据了解，该矿区覆盖层较厚（第四系覆盖厚度20~80 m），地表无基岩出露，在勘查过程中，安徽省勘查技术院团队主要采用模式类比法，将地质与物探相结合，利用综合物探手段，确定了找矿有利部位，通过钻探验证，终于取得了较好的找矿成果。该矿床是首次在庐枞盆地及其周边地区周冲村组地层中发现的品位较富、规模大型的铅锌矿。该矿的发现，既拓展了庐枞矿集区的找矿方向和空间，也为安徽省类似地质背景区域的找矿提供了有益的启示和思路。同时，地质与综合物探紧密结合的成功经验值得在覆盖区多金属矿找矿中借鉴。

（来源：中国矿业报）

脚注

http://www.goldsci.ac.cn/article/2022/1005-2518/1005-2518-2022-30-4-612.shtml

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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