片岩隧道爆破对本洞和邻洞围岩的扰动分析

隧道爆破扰动会引起本洞或邻近隧道的围岩振动和应力重分布,致使既有隧道的结构遭受破坏,从而危及行车安全。为探究隧道开挖引起的截面围岩质点振速峰值和拉应力峰值的关系及其分布规律,结合十白高速公路碳质片岩隧道爆破工程,运用LS-DYNA软件对连拱隧道掘进爆破和单隧道掘进爆破工况进行了计算,探明了典型截面围岩质点振动峰值和动拉应力峰值分布特征,分析得出了在爆破近区隧道围岩质点振速峰值方向和拉应力峰值方向之间相互垂直及其分布规律,在爆破中远区隧道围岩质点振速峰值方向和拉应力峰值方向相同并在一定范围类存在比例关系,为隧道开挖过程中最佳测点布设提供理论依据,并能为类似实际工程提供参考依据。     

隧道开挖和爆破扰动耦合作用下埋地管道安全性研究

随着我国交通系统的快速发展,临近埋地管道施工的工程案例越来越多,隧道开挖不可避免地会影响管道的安全。为研究隧道开挖变形及爆破扰动耦合作用下临近埋地管道的安全性,以深圳市大山陂1号隧道施工为背景,建立管-土-隧动静耦合作用模型以分析不同管道内压、围岩弹模、管隧间距、单段最大装药量条件下埋地管道的应力和振速变化规律,进一步引入Morris筛选法对各因素的影响程度进行评价分析。结果表明:管道应力和管道振速受管道内压和单段最大装药量的影响最大;管道应力峰值随着管道内压的增大、围岩弹模的增大、管隧间距的减小和单段装药量的增大而增大;管道远离拉应力峰值的区域,在各种参数的综合影响下,可能出现压应力。     

高密度聚乙烯波纹管爆破振动动力响应尺寸效应

为研究爆破振动作用下高密度聚乙烯（high?density polyethylene,HDPE）波纹管动力响应的尺寸效应,采用现场预埋管道的爆破试验及动力有限元数值计算相结合的方法,通过振动监测结果分析 HDPE 管道动力响应数值计算模型的可靠性;在此基础上,建立相同条件下不同管径 HDPE 管道的数值模型,研究尺寸效应影响下的埋地管道动力响应特征。研究结果表明：在爆破振动作用下,管道各截面迎爆侧的振速和 von?Mises 有效应力均大于管道背 爆侧,管道振速峰值出现于管道底部;随着管径的增大,管道振速与有效应力会随之减小;管道有效应力与峰值速度之间、管道振速与地表振速之间均具有函数关系;根据 HDPE 管道相关规范中最大的允许压力,可得到管径为 40,50,60,80 和 100 cm 的 HDPE 波纹管（空管）在类似岩土层条件下地表爆破控制振速为分别为 22.5,20.91,19.70,17.91,16.64 cm/s。     

小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性影响研究

为研究小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性的影响,以浙江义东高速防军隧道项目为工程背景,根据能量衰减规律推导出爆破施工中围岩振速计算公式,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟不同净距条件下围岩振速及应力的变化规律,将围岩振速数值结果与理论值进行对比分析,验证了振速计算公式的准确性。根据振速与应力之间关系,提出保证隧道安全施工的振速阈值。结果表明：后行洞围岩振速大小理论值与模拟值最大相对误差为5.9%,与现场监测数据最大相对误差为7%,验证了理论公式的准确性;后行洞隧道振速峰值与先行洞隧道爆破中心距呈负相关,围岩迎爆侧面监测点振速峰值大于背爆侧,2D为防军隧道爆破施工时最小安全净距(D为隧道净距),此时上台阶开挖最大振速峰值约为下台阶的1.2倍;爆破开挖后围岩应力峰值与振速峰值主要集中在拱腰及拱脚附近,随着净距增大,先行洞对后行洞的影响逐渐减弱,最终忽略不计;爆破作用下,围岩应力峰值和振速峰值具有一定线性关系,保证隧道爆破安全施工的振速控制阈值为1.9 cm/s,研究成果可为今后类似小净距隧道工程爆破施工提供借鉴。     

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。     

爆破振动对地下管道影响试验及风险预测

为了降低爆破振动有害效应,探究爆破振动对地下管道的影响,需基于管道破坏的应变准则,建立爆破振动质点峰值速度与管道破坏的对应关系。利用TC-4850N爆破振动测试仪、DH3820静态应变测试系统在大龙经济开发区高铁城棚户区山地场平工程进行爆破现场试验;对获得不同爆心距、不同最大段装药量时管道地表振动峰值速度及相应管道轴向、环向应变,进行拟合分析,结果表明合成峰值振速与地下管道轴向、环向应变呈指数函数关系;结合该场地条件下爆破振动衰减规律及管道最大容许应变,预测出试验条件下管道所能承受的地表最大峰值振速及此爆破条件下管道爆破施工安全距离。分析表明,燃气管道50 m范围内禁止爆破施工的规定有待改进,应根据实际情况分析预测地下管道安全距离。     

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。     

中硬岩管沟爆破对近距离既有管道的影响

为研究中硬岩管沟爆破时10~20 m范围内既有并行管道所受到的影响,进行现场爆破试验,并采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件来研究既有管道的地表质点振速峰值和管沟成型效果,得出适用于中硬岩地段管沟开挖的爆破参数,并分析了既有管道迎爆面和背爆面的振动响应。研究表明:管沟爆破试验的振速均能保证既有管道的安全,试验2^#的爆破参数更适合中硬岩岩石;垂直地表方向（Y方向）的质点振速峰值最大,且振动速度随着爆心距的增大呈非线性减小;既有管道在迎爆面受到的扰动大于背爆面,迎爆面Y方向的应力、振速均最大。     

隧道爆破开挖作用下砂浆锚杆动力响应特征及安全控制研究EI北大核心CSCD

明晰隧道爆破开挖作用下砂浆锚杆的动力响应特征,保证锚杆支护系统的安全稳定是隧道高效建设及安全运行的关键。基于龙南隧道各级围岩爆破开挖工程,采用动力有限元数值模拟软件ANSYS/LS⁃DYNA,分别建立不同围岩级别、不同注浆龄期砂浆锚杆爆破开挖动力有限元计算模型,分析隧道爆破作用下各部位砂浆锚杆的动力响应特征与失效机制。研究表明,各级围岩爆破开挖时,隧道拱顶的锚杆振动速度与轴力均最大,锚杆部件端部为最危险点,沿隧道轴线方向,锚杆的振动速度与轴力均随爆破距离的增大而不断衰减;各部位的锚杆峰值振速随着注浆龄期的增加而减小,轴力随注浆强度的增加而减小,其剪力值也会减小;拱顶锚杆的轴力值与峰值振速具有线性关系,其与围岩级别以及龄期的大小有关,根据锚杆安全轴力可以计算得到不同围岩级别、不同养护龄期隧道爆破开挖砂浆锚杆的安全控制振速。     

安托山深孔爆破震动测试与分析

深圳某土石方开挖工程采用中深孔爆破方式。为了确定一次起爆药量的极限,研究扩大爆破规模时的降震措施,对该工程的前期爆破进行了震动监测。通过对实测数据的回归分析,得出了适用于该工程的计算爆破质点峰值振动速度(PPV)的经验公式,为该工程预测生产爆破地震强度和采取降震、减震措施提供了理论依据。同时,对生产爆破提出了建设性意见。     

安托山深孔爆破震动测试与分析

深圳某土石方开挖工程采用中深孔爆破方式。为了确定一次起爆药量的极限,研究扩大爆破规模时的降震措施,对该工程的前期爆破进行了震动监测。通过对实测数据的回归分析,得出了适用于该工程的计算爆破质点峰值振动速度(PPV)的经验公式,为该工程预测生产爆破地震强度和采取降震、减震措施提供了理论依据。同时,对生产爆破提出了建设性意见。     

基于TBM法的地铁大断面水压爆破技术

为了顺利完成地铁区间四线大断面爆破开挖,减小爆破作业对城市环境的影响,利用TBM导洞扩挖形成既有临空面,采用水压爆破施工技术,通过质点振速的理论计算与现场起爆试验结果,优化了爆破参数和起爆网路,进而降低了质点爆破振速,完成了区间大断面开挖,减小了爆破对周边环境的影响。结果表明:相比于常规爆破技术,本工程的水压爆破方案每循环节省了炸药39.91 kg,每循环进尺提高了0.35 m,大块率降低了53%,质点爆破振速下降了0.13 cm/s,粉尘浓度下降了36.6 mg/m³,经济与环境效益显著。     

地铁隧道临近次高压燃气管线爆破振动监测分析

针对深圳地铁隧道暗挖隧道临近次高压燃气管线爆破项目,对爆破振动进行了监测分析,结果表明:爆破振动速度满足燃气管线爆破允许振动速度的技术要求,主振频率也均在允许的控制范围内,爆破参数选择合理,采用电子雷管掏槽方式能够精确控制爆破延时,减小爆破振速,有利于燃气管线的保护。     

超近距并行管沟精确爆破开挖的模拟分析

为了探究超近距并行管沟爆破开挖对在役管线的影响,在现场实验的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,研究了3种方案的爆破振动对在役管线的影响规律。结果表明:在爆破开挖作用下的现场实验和数值模拟中,在役管线质点在y方向的峰值振速均大于x方向与z方向的振速,且y方向的峰值振速在地面最大,管线迎爆面次之,背爆面最小;在其他条件相同的情况下,药包中心距离管线越远,钻孔越深,管线受到的爆破振动越小,管线受影响的范围越小。分析得到方案2为超近距并行管沟爆破开挖的最优方案,对实际工程具有一定的指导意义。     

地下洞室梯段爆破振动效应分析

基于大型地下洞室开挖中,采用装药量较大的梯段爆破,本文探索了爆破振动传播规律及其引起的爆破振动效应;依据回归结果对爆破允许药量进行了核算,对峰值振速进行了预报,并对振动衰减规律进行了分析;引入数理统计中的置信概率,对回归分析的数据进行了可靠度的讨论,并对质点振动的主频分布进行了分析。     

地下洞室梯段爆破振动效应分析

基于大型地下洞室开挖中,采用装药量较大的梯段爆破,本文探索了爆破振动传播规律及其引起的爆破振动效应;依据回归结果对爆破允许药量进行了核算,对峰值振速进行了预报,并对振动衰减规律进行了分析;引入数理统计中的置信概率,对回归分析的数据进行了可靠度的讨论,并对质点振动的主频分布进行了分析。     

小净距公路隧道爆破震动观测与分析

基于小净距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值与主振频率分析,展开了基于小净距公路隧道的爆破震动观测与研究。首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及v-ρ关系曲线。结果表明,半断面、下上台阶和全断面爆破等三种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的墙中与顶板位置、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在15⁷5Hz,主要集中在2275Hz,主要集中在22⁵0Hz。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。     

超近距并行管沟精确爆破开挖的模拟分析

为了探究超近距并行管沟爆破开挖对在役管线的影响,在现场实验的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,研究了3种方案的爆破振动对在役管线的影响规律。结果表明:在爆破开挖作用下的现场实验和数值模拟中,在役管线质点在y方向的峰值振速均大于x方向与z方向的振速,且y方向的峰值振速在地面最大,管线迎爆面次之,背爆面最小;在其他条件相同的情况下,药包中心距离管线越远,钻孔越深,管线受到的爆破振动越小,管线受影响的范围越小。分析得到方案2为超近距并行管沟爆破开挖的最优方案,对实际工程具有一定的指导意义。     

双孔微差及长柱药包爆破振动数值模拟研究

为进一步讨论双孔微差爆破及柱状药包爆破振动新特性,通过在空腔内壁施加等效爆源荷载方法,建立药包爆破振动LS-dyna数值模拟模型,分别对双孔微差爆破和长柱状药包爆破振动进行分析。通过控制加载时间模拟不同延时间隔下的微差爆破过程,同时建立不同长度的加载组元来表示柱状装药的药包长度,进而研究药包长度对爆破振动的影响。数值模拟结果与相应的理论计算结果具有较好的一致性。结果表明:微差爆破质点峰值速度与距离整体呈现负相关,但在衰减过程中出现局部的增大现象,增大的幅值和区间与延时间隔有关,间隔时间越长,局部放大效应距离爆源越远,放大幅值越小。对长柱药包的模拟结果则表明:对于介质中某一点,当药包长度达到特定值后,质点峰值速度将不随着药包长度的增长而增大,这表明传统的通过药量来衡量爆破振动幅值的计算方法具有一定局限性。这些成果对爆破振动预测及爆破施工设计具有一定指导意义。