瓦斯爆炸对隧道衬砌应力影响的数值模拟

作者：陈雷; 叶青^*

来源：矿业工程研究, 2021, 36(03): 40-47.

DOI：10.13582/j.cnki.1674-5876.2021.03.007

• 瓦斯隧道
• ALE算法
• 流固耦合模型
• 冲击波传播
• 动力响应

以云南省某隧道瓦斯爆炸事故为背景,基于等效爆源理论对隧道内的瓦斯爆炸进行量化,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件中Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)算法,建立隧道内瓦斯爆炸的流固耦合模型,选用*MATJOHNSONHOLMQUISTCONCRETE(JHC)材料模型模拟衬砌,分析瓦斯爆炸冲击波传播特征及其对隧道衬砌应力的影响.结果表明:(1)爆炸后隧道内冲击波压强会瞬间增大并持续一段时间;(2)爆炸后的冲击波受到衬砌和围岩的约束,会在隧道内循环发生无规则反射,导致冲击波大幅度增强,并使隧道内的流场复杂化,减缓冲击波强度衰减的时间,且在衬砌墙角和底板处反射效应最强;(3)爆炸后衬砌的有效应力达到最大值后迅速衰减,但是在衰减过程中反复波动,加剧了爆炸对衬砌的破坏.

• 单位
  湖南科技大学