BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT
ĐẶNG VĂN KIÊN
ĐẶNG VĂN KIÊN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN
KHI THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM
ĐẾN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM LÂN CẬN
Chuyên Ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình ngầm
Mã số : 9580204
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬTrọng Hùng
Hà Nội - 2018
Công trình được hoàn thành tại Bộ môn Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ
Khoa Xây dựng Trường Đại học Mỏ-Địa chất
Người hướng dẫn khoa học:
GS.TS.NGND. Võ Trọng Hùng
Phản biện 1 : GS.TS. Đỗ Như Tráng
Phản biện 2 : GS.TS. Nhữ Văn Bách
Phản biện 3 : TS. Cao Chu Quang
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường
tại Trường Đại học Mỏ-Địa chất
(Theo Quyết định số 1001/QĐ-MĐC ngày 14 tháng 08 năm 2018 của
Hiệu trưởng Trường Đại học Mỏ-Địa chất)
Vào hồi …..giờ….ngày…….tháng …..năm 2018
Có thể tìm hiểu Luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Trường Đại học Mỏ-Địa chất.
1
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của luận án
Trong thời gian qua rất nhiều các dự án hầm dân dụng lớn được đào mới hoặc đào mở
rộng trong đó hầm mới đào gần đường hầm cũ với kết cấu vỏ hầm cần được bảo vệ tránh phá hủy
như hầm Cổ Mã, hầm Hải Vân… Phương pháp thi công được lựa chọn là khoan nổ mìn do đào
trong đá cứng như granite, trong khi khoảng cách giữa hầm đào mới và hầm cũ tồn tại lân cận
nhỏ: với hầm Cổ Mã cách hầm đường sắt số 24 khoảng 47m; hầm Hải Vân, hầm mới cách hầm
lánh nạn 30m. Do vậy, vấn đề đánh giá ảnh hưởng của chấn động nổ mìn khi đào hầm đến kết
cấu đường hầm cũ lân cận là hết sức cần thiết và cấp bách. Mặc dù thực tế sản xuất đặt ra những
yêu cầu cấp bách cần tiến phải tiến hành các nghiên cứu đánh giá, áp dụng các giải pháp nhằm
giảm thiếu tối đa những ảnh hưởng tiêu cực của chấn động nổ mìn đến kết cấu công trình ngầm
lân cận, xong hiện nay vấn đề đó vẫn chưa được quan tâm đúng mức, chưa có một công trình
khoa học chuyên sâu về chấn động nổ mìn đối với các công trình ngầm dân dụng. Các tiêu chuẩn
thiết kế, thi công các Quy phạm hiện hành của nước ta chưa chú nhiều nhiều đến vấn đề này, đặc
biệt là những quy định cụ thể cho kết cấu công trình ngầm lân cận với vụ nổ. Trên thế giới, hướng
nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu chống giữ của công trình ngầm lân cận
khi thi công đường hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên
cứu và đã có một số kết quả nhất định. Một số tiêu chuẩn của một số nước cũng đã đề cập chi tiết
và đưa ra những ngưỡng cụ thể để đánh giá mức độ ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu
công trình ngầm lân cận như CH Liên bang Đức, Trung Quốc. Qua đó cho thấy, vấn đề nghiên
cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu công trình ngầm lân cận là hết sức cần thiết và
cấp bách. Do vậy để đáp ứng được yêu cầu cấp bách ở trên tác giả đã lựa chọn luận án với tiêu
đề “Nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn khi thi công đường hầm đến kết cấu công trình
ngầm lân cận”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Mục tiêu nghiên cứu của luận án gồm:
- Xây dựng được các mô hình số 2D, 3D cho phép nghiên cứu phân tích dự báo ảnh hưởng của
chấn động nổ mìn đến kết cấu chống giữ của đường hầm lân cận khi thi công đường hầm bằng
phương pháp khoan nổ mìn;
- Đánh giá được mức độ ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu chống giữ của đường hầm
lân cận dựa trên các số liệu đo đạc thực tế tại một số dự án và kết quả nghiên cứu trên mô hình
số 2D, 3D;
- Tìm ra một số quy luật thực nghiệm đánh giá mức độ ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết cấu
chống giữ của đường hầm;
2
3. Đối tượng nghiên cứu của luận án
- Ảnh hưởng của chấn động nổ mìn khi thi công đường hầm đến vỏ hầm của hầm cũ lân cận;
- Kết cấu chống giữ của đường hầm lân cận với đường hầm mới được thi công bằng phương pháp khoan
nổ mìn;
4. Phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu như sau:
- Phương pháp nghiên cứu phân tích tổng hợp: tiến hành thu thập các số liệu đo đạc thực tế tại
các dự án hầm thuộc phạm vi nghiên cứu của luận án;
- Phương pháp đo đạc thực nghiệm: thí nghiệm trên các mẫu đá thu được tại hiện trường;
- Phương pháp số: xây dựng các mô hình số đánh giá ảnh hưởng của chấn động nổ mìn đến kết
cấu đường hầm lân cận khi thi công đường hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn trên mặt phẳng
đi qua gương hầm (2D) và dọc trục đường hầm (3D).
5. Phạm vi nghiên cứu của luận án:
- Môi trường đất đá là đồng nhất, đẳng hướng, chưa xem xét đến sự ảnh hưởng của khe nứt và
mặt phân cách trong khối đá đến kết quả nghiên cứu;
- Liên kết giữa vỏ chống bê tông liền khối của đường hầm cũ lân cận với khối đá là liên kết cứng
liên tục. Lớp vỏ chống bê tông liền khối được giả thiết như lớp lát hàn bám chặt vào đất đá và
cùng dao động với đất đá.
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của vấn đề nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học của luận án: các kết quả nghiên cứu mới của luận án sẽ góp phần làm cơ sở
lý luận cho việc đánh giá chấn động nổ mìn khi thi công các đường hầm dân dụng;
- Ý nghĩa thực tiễn của luận án: các kết quả nghiên cứu của luận án sẽ phục vụ cho các công tác thiết kế,
công tác thi công đường hầm nhằm giảm thiểu sự ảnh hưởng bất lợi của sóng nổ mìn đến kết cấu của các
đường hầm lân cận.
7. Những điểm mới của luận án: Kết quả luận án đạt được các điểm mới sau đây:
(1) Thực hiện thí nghiệm động SHPB và mô phỏng số để xác định các thông số động của khối đá,
và vỏ chống; tìm ra các mối quan hệ giữa ứng suất, biến dạng, tốc độ biến dạng theo thời gian của
kết cấu chống giữ dưới tác dụng của tải trọng động giống như áp lực nổ mìn trên thực tế;
(2) Xây dựng các công thức kinh nghiệm xác định giá trị PPV và lượng thuốc nổ nạp lớn nhất khi nổ mìn
thi công đường hầm; chỉ ra mối quan hệ giữa RMR của khối đá, mức độ chấn động đến vỏ chống bê tông
đường hầm lân cận tại hầm Croix-Rousse; xây dựng các công thức thực nghiệm xác định giá trị PPV phụ
thuộc vào RMR;
(3) Xây dựng, kiểm chứng mô hình số hai chiều 2D, ba chiều 3D; khảo sát các thông số của các mô
hình và tìm ra giá trị hệ số giảm chấn phù hợp bằng 5,0 %; xác định giá trị PPV tỉ lệ nghịch với hệ
3
số giảm chấn của khối đá; xác định chiều dài mô hình hợp lý; chỉ ra các vùng phá hủy của vỏ chống
đường hầm cũ; tìm ra các công thức thực nghiệm dự báo giá trị PPV cho các vị trí trong vỏ chống
đường hầm cũ; 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.
8. Cấu trúc luận án: Luận án có kết cấu gồm 5 chương với nội dung như sau:
Chương 1: Tổng quan về ảnh hưởng của chấn động nổ mìn thi công đường hầm đến kết cấu chống công
trình ngầm lân cận;
Chương 2: Lý thuyết về truyền sóng trong môi trường đất đá và phương pháp xác định sự ảnh
hưởng của sóng nổ mìn lên kết cấu đường hầm lân cận;
Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn khi thi công đường hầm bằng phương
pháp khoan nổ mìn đến kết cấu đường hầm lân cận bằng phương pháp đo đạc hiện trường;
Chương 4: Nghiên cứu các thông số động của khối đá và vỏ chống;
Chương 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn khi thi công đường hầm bằng phương
pháp khoan nổ mìn đến kết cấu đường hầm lân cận bằng phương pháp số;
9. Bố cục của luận án: Ngoài phần mở đầu của luận án, luận án trình bầy trong 5 chương và 03
Phụ lục, kết luận, hướng nghiên cứu tiếp theo, các công trình đã công bố, danh sách tài liệu tham
khảo với nội dung chính trình bầy trong 147 trang đánh máy khổ A4 gồm 135 hình vẽ, 34 bảng.
Các kết quả chính của luận án đã được công bố trên 24 bài báo trên các tạp chí trong nước, quốc
tế và kỷ yếu hội nghị quốc tế và trong nước, trong đó có 01 bài báo thuộc danh mục ISI và nhiều
bài được đăng tải trên trang DOI uy tín.
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
Từ kết quả nghiên cứu trên đây, có thể rút ra một số nhận xét sau:
➢ Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý tương
đương rất khó sử dụng khi nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động nổ mìn. Phương pháp mô hình
số và phương pháp đo đạc hiện trường đang được sử dụng rất phổ biến và cho kết quả tin cậy. Do
đó, luận án chọn sử dụng kết hợp hai phương pháp trên để nghiên cứu.
