Nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu công trình ngầm lân cận trong thi công đường hầm

• Tác giả: Đặng Văn Kiên
• Người hướng dẫn: GS. Võ Trọng Hùng
• Trường học: Trường Đại học Mỏ-Địa chất
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình ngầm
• Đề tài: Ảnh Hưởng Của Chấn Động Nổ Mìn Đến Kết Cấu Công Trình Ngầm Khi Thi Công Đường Hầm
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐẾN KẾT CẤU CHỐNG CÁC ĐƯỜNG HẦM LÂN CẬN
• 1.1. Tổng quan và định hướng nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn khi đào hầm đến công trình ngầm lân cận
• 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu chấn động nổ mìn do đào hầm đến công trình ngầm lân cận trên thế giới
• 1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu chấn động nổ mìn do đào hầm đến công trình ngầm lân cận tại Việt Nam
• 1.4. 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
• 2. 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. Tổng quan về các loại sóng chấn động gây ra do nổ mìn đào đường hầm và đặc tính của chúng
• 2.2. Phương trình truyền sóng nổ trong môi trường đất đá đàn hồi, đồng nhất và đẳng hướng
• 2.3. Đặc tính tải trọng sinh ra do sóng nổ và đặc điểm làm việc của kết cấu đường hầm dưới tác dụng của sóng nổ
• 2.4. Các phương pháp mô phỏng áp lực nổ khi nổ mìn tại gương hầm
• 2.5. Các thông số nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của chấn động nổ mìn
• 2.6. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN NỔ MÌN ĐẾN KẾT CẤU ĐƯỜNG HẦM LÂN CẬN THÔNG QUA PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
• 3.1. Tổng quan về sự ảnh hưởng của chấn động nổ mìn tới môi trường
• 3.2. Nghiên cứu đo PPV, biến dạng khi thi công đường hầm Croix-Rousse
• 3.3. Các phương pháp đánh giá chấn động nổ mìn đến công trình lân cận
• 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu đường hầm lân cận khi nổ mìn tại gương hầm bằng phương pháp đo đạc thực tế
• 3.5. Khảo sát mối quan hệ giữa RMR của khối đá và các thông số K và α trong công thức của Chapot
• 3.6. Kết luận Chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CỦA KHỐI ĐÁ VÀ VỎ CHỐNG
• 4.1. Tổng quan về các thông số động của khối đá và vỏ chống
• 4.2. Phương pháp xác định các thông số động của khối đá và kết cấu chống
• 4.3. Xác định các thông số động của khối đá bằng thí nghiệm động SHPB
• 4.4. Kết quả thí nghiệm
• 4.5. Tính toán đặc tính động học của các thanh
• 4.6. Thí nghiệm SHPB trên mẫu đá granit
• 4.7. Phát triển mô hình số ba chiều 3D mô phỏng thí nghiệm SHPB
• 4.8. Kết luận Chương 4
• 5. 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. Tổng quan
• 5.2. Xây dựng mô hình số hai chiều 2D, mô hình ba chiều 3D khảo sát ảnh hưởng của chấn động nổ mìn
• 5.3. Kiểm tra kích thước lưới và kiểm chứng mô hình số
• 5.4. Khảo sát các thông số mô hình
• 5.5. Khảo sát sự ảnh hưởng của khoảng cách từ gương đường hầm đến vị trí quan sát trong vỏ chống cố định của đường hầm cũ lân cận dọc theo trục đường hầm
• 5.6. Đánh giá độ ổn định của vỏ chống bê tông của đường hầm cũ lân cận
• 5.7. Đánh giá độ ổn định của khối đá xung quanh đường hầm
• 5.8. Xây dựng công thức kinh nghiệm dự báo giá trị PPV trong vỏ chống bê tông cố định của đường hầm cũ lân cận
• 5.9. Kết luận Chương 5
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về ảnh hưởng của chấn động nổ mìn thi công đường hầm đến kết cấu công trình ngầm

Chấn động nổ mìn là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết cấu công trình ngầm trong quá trình thi công đường hầm. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng chấn động từ các vụ nổ mìn đến các công trình lân cận. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng chấn động nổ mìn có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cho kết cấu của các công trình ngầm, đặc biệt là khi khoảng cách giữa các công trình là nhỏ. Việc đánh giá tác động của chấn động nổ mìn không chỉ giúp bảo vệ các công trình hiện có mà còn hỗ trợ trong việc thiết kế các công trình mới một cách an toàn hơn.

1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu chấn động nổ mìn

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá tác động của nổ mìn đến các công trình ngầm. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm mô phỏng số và thực nghiệm hiện trường. Tại Việt Nam, nghiên cứu về chấn động nổ mìn còn hạn chế, mặc dù có nhiều dự án thi công đường hầm đang diễn ra. Việc nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang tính ứng dụng cao trong thực tiễn, giúp nâng cao an toàn công trình và giảm thiểu rủi ro trong thi công.

1.2. Đánh giá chung về tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

Tình hình nghiên cứu về chấn động nổ mìn cho thấy sự cần thiết phải có các tiêu chuẩn và quy định rõ ràng để bảo vệ các công trình ngầm. Các nghiên cứu quốc tế đã phát triển nhiều phương pháp đánh giá và mô phỏng, trong khi ở Việt Nam, việc áp dụng các phương pháp này còn nhiều hạn chế. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học và các cơ quan quản lý để xây dựng các tiêu chuẩn phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.

II. Lý thuyết về truyền sóng trong môi trường đất đá

Lý thuyết về truyền sóng trong môi trường đất đá là cơ sở để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của chấn động nổ mìn. Các loại sóng chấn động như sóng nén, sóng cắt và sóng bề mặt đều có thể tác động đến kết cấu công trình ngầm. Việc phân tích các loại sóng này giúp xác định được mức độ ảnh hưởng của nổ mìn đến các công trình lân cận. Các phương trình truyền sóng trong môi trường đất đá đàn hồi, đồng nhất và đẳng hướng sẽ được áp dụng để mô phỏng và dự đoán các tác động này.

2.1. Tổng quan về các loại sóng chấn động

Các loại sóng chấn động gây ra bởi nổ mìn bao gồm sóng nén, sóng cắt và sóng bề mặt. Mỗi loại sóng có đặc tính riêng và ảnh hưởng khác nhau đến kết cấu của công trình. Sóng nén thường gây ra áp lực lớn nhất, trong khi sóng bề mặt có thể gây ra sự dịch chuyển và nứt nẻ trong các công trình gần đó. Việc hiểu rõ về các loại sóng này là rất quan trọng để đánh giá chính xác tác động của nổ mìn.

2.2. Phương trình truyền sóng nổ trong môi trường đất đá

Phương trình truyền sóng nổ trong môi trường đất đá được xây dựng dựa trên các nguyên lý vật lý cơ bản. Các phương trình này cho phép mô phỏng sự lan truyền của sóng chấn động và xác định các thông số như vận tốc sóng, áp lực tác động và biến dạng của kết cấu công trình ngầm. Việc áp dụng các phương trình này trong mô hình số giúp dự đoán chính xác hơn về ảnh hưởng chấn động đến các công trình lân cận.

III. Nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn thi công đường hầm

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp đo đạc thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu đường hầm lân cận. Các số liệu thu thập được từ các dự án thi công thực tế sẽ được phân tích để xác định mức độ ảnh hưởng của nổ mìn đến các công trình. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế và thi công các công trình ngầm trong tương lai.

3.1. Nghiên cứu đo PPV và biến dạng

Việc đo đạc PPV (Peak Particle Velocity) và biến dạng trong quá trình thi công đường hầm là rất quan trọng để đánh giá tác động của nổ mìn. Các cảm biến được lắp đặt tại các vị trí chiến lược để thu thập dữ liệu chính xác. Kết quả cho thấy rằng PPV có mối quan hệ chặt chẽ với khoảng cách từ vị trí nổ đến kết cấu công trình ngầm. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp giảm thiểu chấn động trong quá trình thi công.

3.2. Các phương pháp đánh giá chấn động nổ mìn

Nhiều phương pháp đã được phát triển để đánh giá chấn động nổ mìn đến các công trình lân cận. Các phương pháp này bao gồm mô phỏng số, phân tích thực nghiệm và đánh giá theo tiêu chuẩn quốc tế. Việc áp dụng các phương pháp này giúp xác định chính xác mức độ ảnh hưởng và đưa ra các biện pháp giảm thiểu hiệu quả. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc xây dựng các tiêu chuẩn an toàn trong thi công đường hầm.