爆破开挖作用下HD工程地下洞室围岩动力响应特性研究

地下洞室爆破开挖有可能会对开挖洞室本身和邻近洞室产生不利影响,故有必要研究爆破作用下地下洞室围岩动力响应特性,以便于对地下洞室的开挖进行安全评价。结合HD工程地下洞室爆破开挖实例,对实测爆破振动数据进行分析,从中选取合适的数据对爆破荷载进行反演,并采用FLAC 3D数值计算软件对爆破开挖作用下地下洞室围岩动力响应进行模拟和研究。结果表明:爆破作用会对爆源近区有限范围内、有限时间段内的围岩应力及位移分布造成一定的影响,对爆源远区及邻近洞室的应力及位移分布总体规律影响并不显著;随着爆源距的增加,岩体振速峰值衰减明显,而当爆源距较大时,振速峰值衰减趋势相对平稳;相邻洞室岩体振速相对较小。     

掏槽孔爆破引起的围岩动力响应研究

通过数值模拟,研究了掏槽孔起爆时开挖隧洞围岩的动力响应规律,得到了不同爆心距处围岩的峰值振速分布规律,以及爆破振动峰值振速在不同部位的衰减规律.研究结果与试验结果类似,说明应用数值模拟方法研究隧洞爆破开挖对开挖洞室的影响是可行的,所得结论可以作为实际工程的参考.     

地下水封洞库爆破振动监测及分析

通过对地下水封洞库进行爆破振动监测,详细介绍了监测工作中的仪器、布点、数据获取等基本内容。从现场实验获取的数据发现,监测到的振动速度最大值与其各分量的最大值不是出现在同一时刻。研究中以爆破振动速度全量为控制速度,避免了以往使用振速竖直分量作为控制速度的缺陷。运用回归分析手段得到了爆破振动衰减的基本规律,结合爆破振动波形图等分析了爆破振动对洞库围岩的影响;结合分析成果,及时对洞库后续爆破施工进行优化调整,减少围岩损伤,保证施工安全和施工质量。     

高陡边坡爆破对下方洞室的振动影响

以长河坝水电站泄洪放空系统及中期导流洞工程出口边坡爆破开挖为背景,分析了边坡爆破地震波对下邻地下洞室安全的影响。运用理论分析及现场监测等方法,在充分分析现场工程条件的基础上,确定了放空洞和3#泄洪洞的振动测点位置,共获得了21组爆破振动测试数据。结果表明:放空洞底脚处峰值振速为垂直方向4.32cm/s;3#泄洪洞洞壁距底板0.5m处的峰值振速为水平方向4.05cm/s;洞室与爆区的相对空间位置不同,其峰值振速所在的方向不同。认为尽管边坡爆破位于洞室群的上方且距离较近,但只要爆破方案及其参数控制得当,可以保证洞室群安全。     

高陡边坡爆破对下方洞室的振动影响

以长河坝水电站泄洪放空系统及中期导流洞工程出口边坡爆破开挖为背景,分析了边坡爆破地震波对下邻地下洞室安全的影响。运用理论分析及现场监测等方法,在充分分析现场工程条件的基础上,确定了放空洞和3#泄洪洞的振动测点位置,共获得了21组爆破振动测试数据。结果表明:放空洞底脚处峰值振速为垂直方向4.32cm/s;3#泄洪洞洞壁距底板0.5m处的峰值振速为水平方向4.05cm/s;洞室与爆区的相对空间位置不同,其峰值振速所在的方向不同。认为尽管边坡爆破位于洞室群的上方且距离较近,但只要爆破方案及其参数控制得当,可以保证洞室群安全。     

分幅减振爆破开挖技术实践

为解决在某石油储库顶部拱形岩巷施工过程中存在爆破振动过强、掏槽效果不佳、炮孔利用率不高、壁面成型不良且周边孔半孔率不足70%及围岩损伤过大等问题,提出"分幅减振爆破开挖技术"的解决方案,将断面化大为小,分次爆破,有效降低单次起爆药量和最大单段药量。采用复式楔形掏槽,周边孔光面爆破,毫秒延时起爆。现场试验表明,围岩峰值振速降为13.1 cm/s,爆破振动明显减弱,炮孔利用率高达90%以上,周边孔半孔率提高到85%,壁面成型良好,改进方案爆破效果良好。分幅减振爆破在大断面硬岩钻爆掘进中体现了良好的适用性,能够实现弱振动、高效率、大进尺开挖,满足地下水封石油洞库的特殊要求,可为类似岩石地下工程钻爆开挖提供借鉴与参考。     

分幅减振爆破开挖技术实践

为解决在某石油储库顶部拱形岩巷施工过程中存在爆破振动过强、掏槽效果不佳、炮孔利用率不高、壁面成型不良且周边孔半孔率不足70%及围岩损伤过大等问题,提出"分幅减振爆破开挖技术"的解决方案,将断面化大为小,分次爆破,有效降低单次起爆药量和最大单段药量。采用复式楔形掏槽,周边孔光面爆破,毫秒延时起爆。现场试验表明,围岩峰值振速降为13.1 cm/s,爆破振动明显减弱,炮孔利用率高达90%以上,周边孔半孔率提高到85%,壁面成型良好,改进方案爆破效果良好。分幅减振爆破在大断面硬岩钻爆掘进中体现了良好的适用性,能够实现弱振动、高效率、大进尺开挖,满足地下水封石油洞库的特殊要求,可为类似岩石地下工程钻爆开挖提供借鉴与参考。     

断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据

针对隧道爆破开挖穿越断层破碎带时,围岩松散、破碎,易造成隧道结构失稳的问题。以龙南隧道爆破施工为工程背景,依据现场爆破振动测试结果,建立ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模型,研究了断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性,提出了以应力为控制标准的振速安全判据。结果表明:隧道拱脚处振速衰减最快,破碎带内隧道各部位振速衰减幅度普遍大于相邻围岩段;隧道二衬剪应力峰值位于拱顶处,拉应力峰值位于拱脚处;结合应力与振速关系,建立基于二衬极限强度的爆破振动安全判据,分析得到隧道衬砌在断层带影响下更容易失稳,在龙南隧道爆破条件下衬砌爆破安全振速为10 cm/s,爆破施工单段最大药量为23.89 kg。     

断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据

针对隧道爆破开挖穿越断层破碎带时,围岩松散、破碎,易造成隧道结构失稳的问题。以龙南隧道爆破施工为工程背景,依据现场爆破振动测试结果,建立ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模型,研究了断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性,提出了以应力为控制标准的振速安全判据。结果表明:隧道拱脚处振速衰减最快,破碎带内隧道各部位振速衰减幅度普遍大于相邻围岩段;隧道二衬剪应力峰值位于拱顶处,拉应力峰值位于拱脚处;结合应力与振速关系,建立基于二衬极限强度的爆破振动安全判据,分析得到隧道衬砌在断层带影响下更容易失稳,在龙南隧道爆破条件下衬砌爆破安全振速为10 cm/s,爆破施工单段最大药量为23.89 kg。     

爆炸荷载下岩质边坡动力响应规律研究

为研究爆炸荷载作用下边坡岩体的动力响应变化规律,基于背景工程结合岩质边坡下部台阶爆破开挖进行现场振动监测,建立了岩质边坡动力响应数值计算模型,系统分析了边坡岩体质点峰值振速、应力场及位移场的变化和分布规律。结果显示:边坡坡顶处,质点峰值振速均随爆心距增大而衰减,且衰减速率随爆心距增加逐渐减小;边坡坡面上,相邻台阶上存在高程放大效应现象,局部放大系数达1.50;同一台阶外缘"鞭梢效应"显著,靠近爆源处台阶外缘质点峰值振速放大系数为1.46,"鞭梢效应"随高程增加逐渐减弱;台阶边坡坡脚处应力集中明显,坡形骤变对应力波动影响较大,受"鞭梢效应"影响,边坡台阶上质点峰值振速最大值与应力最大值出现位置无相关性。     

爆破振动安全判据研究综述

简要回顾了国内外爆破振动安全判据的发展历程,综合分析了岩石高边坡和地下洞室围岩的爆破振动破坏机理、动力稳定性评价方法和爆破振动对新浇混凝土影响等方面的研究现状与进展,介绍了国内矿山、水电及核电行业采用的有关建(构)筑物、岩石高边坡、地下洞室围岩、基岩以及新浇混凝土的主要爆破振动安全判据标准,并与国外相关标准进行比较。分析讨论了以往爆破振动破坏机理研究中存在的问题以及现有爆破安全判据中的不足,如未对爆破地震波作用下岩体中波的传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机理加以区分,现有爆破振动安全判据中未对振动频率和持续时间的影响加以考虑等。     

爆破动力作用下小净距隧道围岩振动效应分析

以渝长高速公路武隆小净距隧道掘进爆破为背景,应用FLAC3D数值模拟法进行隧道掘进爆破条件下的前洞围岩振动效应分析.通过计算结果与试验数据的对比分析,证明了应用此计算方法进行振动强度分析的可行性.进一步分析表明,全断面不同循环进尺爆破方案引起振动速度的分布规律基本相同;在爆破掌子面前,前洞迎爆侧边墙上的最大振动速度沿隧道轴线方向随水平距离增大有明显的放大现象,最大振动速度发生在爆破掌子面前面10 m左右前洞断面迎爆侧的边墙上;在爆区附近,前洞迎爆侧围岩上的振动速度是背爆侧的6-10倍.     

Seismic response and stability of underground rock caverns: a case study of Baihetan underground cavern complex

The seismic stability of the underground cavern complex, which houses the Baihetan hydropower plant in Yunnan Province, China, currently the world’s 2nd largest underground rock cavern group, is studied in this article. A preliminary performance-based seismic assessment approach specified for underground rock caverns is firstly proposed. The seismic performance objectives are classified. Reference earthquake motions are specified with the determination of the seismic variables. Detailed dynamic response analyses (Method 2B) are conducted based on the parameters given by the cyclic dynamic loading tests with medium strain rate. The seismic response of acceleration, stress, displacement and failure zones are studied. In addition, the seismic spectrum characteristics are analysed with a newly introduced wavelet packet technique. The mechanism of the support measures for seismic stability is also discussed. The assessment for seismic performance of the underground cavern complex is obtained by integrating these results. Serviceability objective of the underground cavern complex under operating basis earthquake may be satisfied, and the safety objective be feasible but with the presence of the proposed reinforcement system. The seismic isolation design is preferred, yet not necessary. And if any seismic isolation design is to be adopted, the frequency absorption range of the isolation material is expected to be 1–4 Hz.     

注取油循环荷载作用下地下水封油库运营性能评价

以我国首个大型地下水封油库工程为背景,采用理论分析和数值模拟等方法评价了注取油循环荷载作用下该油库运营期的稳定性与水封性。针对岩石疲劳力学特性,在常规运动硬化疲劳力学模型基础上,提出可考虑平均主应力影响的岩石疲劳力学模型;编写用户子程序,将所提模型嵌入有限元分析软件,实现了循环荷载作用下地下水封油库运营性能评价。评价过程中选取了同步注取和异步注取两种工况,从围岩稳定性和水封性两方面对洞库运营性能进行了分析评价。分析结果显示:同步注取石油对库区围岩拱顶沉降影响较大,异步注取石油对库区围岩水平收敛影响较大;异步注取条件下水位下降和涌水量均比同步注取条件大,但差异不大。两种工况下洞库运营期间总体稳定性和水封性均能保持良好。     

台阶法隧道掘进爆破时地表及邻近隧道的振动响应

在隧道掘进爆破设计时,基于最小二乘法,得到了台阶法爆破施工时地表振速的萨道夫斯基公式,并结合数值分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了爆破振动对邻近隧道的影响。结果表明:地表振动速度随比例距离的增加呈指数形式衰减,上台阶爆破时的K值比下台阶爆破时大,而α值基本不变;邻近既有隧道迎爆侧各测点沿X方向（炮孔径向）振速峰值最大,背爆侧各测点振速峰值最大时的方向是变化的;背爆侧振速峰值远小于迎爆侧,且迎爆侧拱帮位置振速峰值最高,应作为重点支护对象。     

液化石油气储库特大断面光面爆破设计

以某液化石油气储库特大断面地下洞室为研究对象,对单位炸药消耗量、炮眼间距、最小抵抗线等7个主要钻爆参数进行了综合选取,确定了分层开挖光面爆破起爆网路与参数。采用 TC-4850爆破测振仪,对爆破地震波作用下洞室围岩质点振动速度及振动主频率进行了监测。依据监测结果,对爆破参数进行了调整：各分层单位炸药消耗量均增加5％,最小抵抗线取50 cm,各分层起爆网路均增加2个起爆段别。现场爆破开挖洞形光滑平整,半炮眼痕迹达到90％以上,最大欠挖量小于10 cm,洞室围岩质点爆破振动速度未超过安全允许值,取得了良好的光面爆破效果。     

高层建筑岩石洞室地基稳定性分析方法与应用

随着地面与地下空间的综合开发利用日愈增多,地面建筑与地下工程的冲突也日愈突出,地处山区的山城重庆,这类问题尤为突出,研究岩石洞室地基的稳定性已成为重庆市建设中急需解决的一项重要课题。论文结合重庆市岩石洞室地基工程,通过理论研究、数值模拟实验、现场测试和智能识别等技术,较为全面系统地分析了岩石洞室地基的稳定性问题,明确了开洞地基和地基开洞的安全系数确定方法,建立了岩石洞室地基的智能识别系统,提出了研究复杂洞室地基稳定性的综合分析方法推荐思路框架。     

球面波传播特性和围岩动态裂纹产生的数值试验研究

利用非线性动力有限元分析程序,对于半无限岩土介质中的洞室,研究了球面波在围岩中的传播特性和动态裂纹的产生过程,比较了球面波在毛洞和锚杆加固洞室围岩中的衰减规律和动态裂纹形态的差别。结果表明:围岩动态裂纹是自由面产生的反射拉伸波及其相互叠加以及加固区与未加固区相互错动剪切的综合作用造成的;球面波强度在毛洞围岩中的衰减速度比在加固洞室中的快;锚杆加固洞室的破坏程度比毛洞轻一些;将模拟所得加固洞室围岩破坏形态与相应模型试验的结果进行了比较,发现洞室破坏形态及规律较为一致,说明了数值分析结果是可信的。研究结果对球面波的认识和防护工程的加固设计具有较好的参考价值。     

岩体中空腔对爆炸振动的解耦效应

为分析岩体中空腔对爆炸振动的解耦效应,采用数值模拟方法,分析炸药耦合程度和岩体等级对岩体中空腔内爆炸振速解耦的影响规律。结果表明:岩体中振速随炸药耦合程度的降低而减小。数值模拟得到:I级岩体中空腔比例半径为1.0 m/kg^1/3时,岩体中各测点峰值振速与填实爆炸峰值振速之比的平均值为0.112;I级到IV级岩体对应的爆炸振速衰减指数逐渐增大,代表振速衰减变快;坚硬完整的岩体对爆炸振速的解耦效果较好,I级到IV级岩体对应的解耦系数中的指数分别为0.259、0.258、0.246、0.219。可为城市地下空间内偶然性爆炸效应分析和城市地下工程结构的隔振设计提供参考。     

爆破振动峰值速度预报方法探讨

爆破借助爆炸能做功,它是一种在地上和地下工程中广泛使用的廉价、经济的岩土开挖方式。爆破造成的振动会对附近结构及周围场地产生不利影响;振动峰值速度通常被用来评价爆破地震风险。已有一些预报爆破振动峰值速度的公式和方法,但在超出了推导这些公式的特定条件时,它们是不适用的。爆破地震波在岩土体中传播时,地面振动是复杂的,受许多因素影响。论文探讨了爆破振动峰值速度预报的公式法和Fourmap方法;特别地,作者还尝试利用人工神经网络预报了爆破振动峰值速度。