新建公路隧道下穿既有铁路隧道控制爆破技术与安全管理

以六盘水—六枝高速公路茨冲隧道下穿既有沪昆铁路路基和隧道为例,详细介绍了新建公路隧道下穿既有铁路隧道交叉影响段的控制爆破技术及安全监控与管理。     

临空面对爆破震动强度影响的数值研究

现有岩体爆破破碎理论中,临空面都发挥着极为重要的作用,利用临空面的破岩作用来达到降震的目的成为研究的重点。然现有研究多是理论探讨和现场试验,数值模拟方面鲜有涉及。本文采用LS-DANY有限元程序,定量分析了不同临空面数量时隧道结构的爆破震动响应,从数值上探讨了临空面对隧道爆破震动响应的影响机理;并结合西康二线小瓢沟隧道爆破开挖施工时既有大瓢沟隧道的振速实测数据,验证了数值模拟的合理性。研究结果表明,隧道爆破开挖施工中临空面的合理构造可有效降低既有结构的震动响应,所得结论亦可为新建隧道钻爆施工方案的优选提供理论依据。     

隧道爆破下底部脱空埋地输气管道的动力响应

以下穿兰成渝输气管道的仙女岩隧道爆破为背景,建立包括管道脱空区在内的隧道爆破三维动力有限元模型,研究爆破地震波引起的不同脱空长度下埋地输气管道的动力响应规律.结果表明:埋地管道下部脱空时,爆破振动作用下管道底部的振速峰值和位移峰值均大于管道顶部,且二者沿管道轴线以脱空中心为对称点呈逐渐减小的趋势;随着脱空长度增大,管道...     

钻爆法施工对软硬围岩过渡段振动特性研究

为研究爆破作用下隧道软硬围岩过渡段振动特性,以贵州石阡至玉屏(大龙)高速公路老木山隧道为工程背景,对隧道围岩软硬过渡段的爆破振速进行实时监测,并运用FLAC3D数值计算软件对爆破作用下软硬围岩过渡段开挖面动力响应进行模拟和研究。结果表明:软硬围岩过渡段爆破波的传播受临空面放大作用和垂直传播放大作用共同控制,由软岩向硬岩方向发展,横断面最大峰值振速出现在拱脚处;爆破地震波在纵断面上呈现区域变化,掌子面后方成洞区约2 m处有可能出现损伤甚至塌落的危险;爆破诱发质点峰值振速与其造成的损伤范围具有很好的相关性。     

浅埋公路隧道下穿既有铁路线路基施工技术及控制措施

以六盘水—六枝高速公路茨冲隧道下穿既有沪昆铁路路基和隧道为例,详细介绍了新建公路隧道下穿既有铁路线路基的施工工艺和施工方法,并简要阐述了对施工中的公路隧道和运营中的铁路路基所采取的控制措施。     

邻近铁路隧道爆破施工动力影响研究

文章针对新建隧道爆破施工对既有铁路隧道结构的动力影响问题,通过FLAC3D数值模拟分析了下穿隧道与既有铁路隧道相对位置不同时,新建隧道爆破施工引起既有铁路隧道的动力响应规律。结果表明:新建隧道施工至铁路隧道正中心时,既有铁路隧道底部最大振动速度为3.01 cm/s,未超过规范允许范围。因此,在下穿隧道爆破施工时,为保证既有铁路隧道的结构安全,可采用三台阶法爆破施工,从而减小最大段装药量,从本质上预防振动速度超限。     

桩基施工微扰动对既有地铁隧道的影响

以深圳前海交易广场基坑工程为背景,采用有限元软件系统研究了桩基施工微扰动作用下既有地铁隧道结构的动力响应。结果表明,隧道管片测点水平振速和变形峰值均大于测点竖向振速和变形峰值,桩孔底深度为4 m时,测点2的水平方向和竖向峰值变形最大值均大于其他测点。桩孔距既有隧道不同水平距离时,地铁隧道管片峰值变形和峰值振速最大值均位于桩孔与隧道水平投影距离最小处。采用全回转全套管技术,可有效降低钻孔过程中振动对地铁管片的影响。     

空间交叉隧道爆破施工对邻近隧道结构影响研究

结合重庆市照母山隧道工程,根据施工现场爆破监测数据和数值模拟结果对新建隧道爆破施工时临近及相交隧道的稳定性和安全性进行研究,探讨隧道间距对邻近及相交隧道衬砌结构振动的影响,研究结果表明:既有隧道的迎爆面是爆破振动作用下的危险面,且相邻、下穿隧道节点振速、位移的最大值同样位于迎爆面;在爆破施工时,隧道间距在1.5～2.5D内衬砌振动受爆破影响较大,在2.5～3.5D内,随间距变大,衬砌振速变化较慢;对于Ⅳ围岩下相交隧道爆破施工的最小安全距离,建议取2.0D。     

近接爆破施工对下伏铁路隧道振动影响的监测分析研究

以厦门北动车运用所新建刘塘隧道上跨既有铁路隧道为工程背景,首先介绍机械/钻爆混合开挖方法在隧道近接施工中的应用;进而通过爆破振速的实时监测,分析研究近接爆破施工对下伏既有隧道的振动影响。实测分析研究表明:1)新建隧道采取机械/钻爆混合开挖方案,可显著降低爆破振动效应对下伏既有隧道的不利影响;2)爆破位置对于振动效应的影响明显,背爆测振动效应明显小于迎爆侧,迎爆侧能量损耗更小故而振速更大且振速分布更为离散。3)多次爆破扰动引起岩体累计损伤较大,故拱顶测点数据反演所得α值与规范建议值相比偏大;同时负高程对爆破振动效应存在缩小效应,故边墙测点数据反演所得K值与规范建议值相比偏小。     

城市隧道建设对房屋稳定性影响三维数值分析

本文采用数值模拟为手段分析了典型的隧道开挖方位对地面房屋结构的应力、位移和破坏的影响规律。研究表明当隧道从房屋正下方穿过时对房屋变形影响最大,最易发生破坏。其中,高应力区分布规律为:从正下方穿越时呈“八”加“一”字形;从左下穿过时呈“Δ”字形;从右下穿过时呈“U”字形。另外,房屋水平变形区与破坏区关系密切,隧道位置造成的房屋最大水平变形量由大到小排列是:正下方>左下方>右下方。此外,模拟结果显示地层注浆和加强隧道支护能显著减小隧道建设对房屋结构稳定性的影响。     

高速公路扩建大断面特小净距隧道爆破稳定控制技术研究

 以国内罕见的大帽山隧道为工程背景,结合国内现有研究成果和规范,研究新建隧道爆破施工时确保既有运营隧道安全稳定的控制技术。以现代信息化施工理论为依据,充分运用现场监控量测,将既有隧道质点振动速度的临界值确定为20 cm/s,对既有隧道爆破质点振动速度进行监测、回归分析和爆破参数的优化;最终现场监测结果表明,优化后的最大装药量等爆破参数设计合理,该爆破设计在现阶段未对既有隧道安全产生较大影响;同时,运用数值模拟的方法,得到中夹岩和既有隧道壁面的质点振动速度随时间的变化规律,所得最大振速符合规范要求,验证该次爆破设计是合理的。通过数据分析得出隧道肩部的振动速度是隧道底部的1.19～3.99倍,隧道腰部的振动速度为隧道底部的1.10～3.11倍,迎爆侧振动速度为背爆侧的5～10倍。该研究成果为今后类似隧道工程的爆破掘进工程在理论上和施工方法上提供参考借鉴。     

爆破振动对既有高铁隧道衬砌安全的影响分析

在救援通道爆破掘进施工中,为了确保邻近金山顶隧道的安全,运用现场测试技术与数值法探讨了爆破振动对邻近高铁隧道衬砌结构的振动影响。其中数值分析表明既有隧道迎爆侧受水平应力波为主,径向振速明显大于垂向振速;迎爆侧从拱顶至墙脚,径向振速先增后减,墙腰处最大,拱脚处次之,墙脚处径向振速大于拱顶处;垂向振速呈现先减小后增大趋势,拱顶处最大;既有隧道衬砌墙腰处受拉应力最大,易出现拉伸破坏。最后基于动力弹性理论,依据现场测试数据振速和混凝土动应变的关系,通过线性拟合确定了爆破施工过程中隧道衬砌安全条件下爆破振动速度不大于6 cm/s。     

隧道爆破及车辆荷载耦合作用下公路振动研究

针对隧道下穿环城公路爆破开挖产生的振动效应,同时考虑公路上车辆瞬时荷载耦合作用,运用LS-DYNA分析环城公路的振动规律及响应特征,并与实际监测结果进行对比分析,研究结果表明:(1)公路中部位置的峰值应力为1.7 MPa,大于两边的峰值应力,随着爆破点与路面间水平距离的增大,峰值应力也逐渐增大;(2)在0.015 s到0.02 s这段时间内,振速幅值最大,随后,幅值降低,振动频率变小,振动趋于缓和,数值模拟的结果要普遍小于实际监测的振速峰值;(3)公路左侧振动的位移响应最大,但是公路中部位置会在之后的振动过程中产生二次峰值,造成更大的位移响应。研究可为相似工程设计提供一个参考。     

小净距新建隧道爆破对运营隧道的影响与控制

大帽山小净距新建四车道隧道扩建施工对邻近运营隧道的安全构成威胁。考虑运营隧道的初期支护作用,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立新建隧道爆破效应在邻近运营隧道传播的数值计算模型,分析新建隧道爆破施工对邻近运营隧道的影响规律与药量控制标准。分析表明:小净距新建隧道爆破施工主要对邻近运营隧道迎爆面衬砌的侧墙顶部、中部及墙脚有重要影响,运营隧道的破坏首先是由迎爆面侧墙中部质点振速超过安全允许振速值造成;振速数值模拟结果与实测数据拟合公式计算结果基本一致。通过不同装药量爆破结果的分析,提出了新建隧道爆破的控制药量值。可为隧道扩建及小净距隧道施工提供参考。     

城市超浅埋小净距隧道爆破振动响应特性研究

为分析浅埋小净距隧道爆破引起地表及临近先行隧道振动的影响,开展爆破振动现场监测实验,得到了各典型爆破段引起地表及已开挖隧道迎爆侧的振动传播规律。结果表明：地表及邻近隧道对应爆破掌子面前后25m范围内,前方质点速度大于后方,但后方各点的振速衰减比前方快;地表各测点振动速度垂直方向分量最大,切线方向与径向方向相近,已开挖隧道迎爆侧边墙各测点径向方向分量最大,为垂向和轴向的1.5～4.0倍;掏槽和扩槽爆破时受岩石夹制作用大,引起地表和已开挖隧道振动速度相对较大,辅助和周边装药段爆破振动较小;并依据国家《爆破安全规程》,对隧道易破坏位置进行了分析。研究成果可为同类隧道爆破开挖与振动控制提供参考。     

溪洛渡电站地下洞室群爆破地震效应的研究

 采用现场爆破振动测试研究复杂地下导流洞群爆破地震波传播规律,并利用萨道夫斯基经验公式对测试数据进行回归分析,测试结果表明水平向爆破质点峰值振动速度可以作为地下洞室的安全判据;应用FLAC3D数值软件模拟爆破振动对相邻洞室的影响,得到爆破振动作用下相邻洞室振动速度、应力和位移的分布规律,并从静载作用和动载作用两方面分析评价相邻洞室的安全稳定性。计算结果表明：现场测试结果与计算结果吻合较好;采用振动速度作为安全判据是可行的;爆破振动作用下相邻洞室迎爆侧是容易出现破坏的区域,且随着冲击荷载增大,迎爆侧直墙最容易出现拉伸破坏。最后针对具体工程,根据相邻洞室洞壁最大拉应力与最大振动速度的统计关系,并结合岩石动态抗拉强度准则提出爆破振动作用下相邻洞室发生破坏的临界振动速度。     

隧道爆破振动对周边建筑物振动影响及减振措施研究

对城万快速公路通道某隧道出口临近建筑物爆破振动速度进行监测,结果表明:隧道临近建筑的垂直振速大于径向振速和切向振速,应以监测其垂直振速为主;山区建筑物大多依山而建,其后的挡土墙或土台阶可以削弱隧道爆破振动对房屋的破坏,起到隔振作用,尤其是当台阶高度大于0.5m时,其隔振效果明显增强;增设隔振沟、采用微差起爆可以起到减振作用。     

两相近隧道竖井爆破振动监测与分析

为保证秦岭天台山隧道两通风竖井的安全,开展竖井爆破振动监测试验,在两竖井内分别布置测点,研究开挖爆破对两竖井井壁结构的振动效应。通过对典型装药段爆破引起的三向振动速度分量分析,得到了大直径竖井全断面爆破引起井壁振动的传播规律与分布特征。结果表明:先行井掏槽爆破由于仅存在一个自由面,引起爆破井内振动最大,临近井迎爆侧振动大于背爆侧,且周边爆破引起的振动最大;掏槽与第一辅助爆破引起临近竖井井壁环向与垂向振动呈现先增大后减小的趋势;竖井爆破近区,受临近先行井空洞的影响,井壁径向与垂向振动较大。研究结果对类似工程具有一定的指导意义和参考价值。     

并行小净距隧道楔形掏槽爆破振动效应研究

以重庆鸭江隧道小净距段爆破掘进施工为背景,采用现场振动监测与数值计算相结合的方法研究了并行小净距隧道后续洞上台阶采用楔形掏槽爆破产生的振动效应,分析了掏槽孔与掌子面之间的布置角度对振动速度场的影响。结果表明:先行洞迎爆侧边墙上的最大振动速度出现在后续洞爆破掌子面的侧后方;掏槽孔的布置角度越大则振动强度的极值越大,极值出现的位置也越靠近爆破掌子面。可以通过减小掏槽孔的布置角度来实现降低隧道掘进爆破振动强度的作用,此外在施工现场布置振动监测点时应考虑掏槽孔布置角度的影响,掏槽孔的布置角度越大则振动监测重点区域与爆破掌子面间的距离越小。     

边坡爆破开挖对邻近已有洞室影响研究

边坡爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是工程中的关键技术问题。新建边坡在与已有洞室间距比较小的情况下进行爆破开挖,爆破开挖产生的爆破波会危及已有洞室围岩和衬砌结构的安全与稳定性。结合锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工爆破对洞室影响的分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的边坡与已有洞室间距、岩体阻尼比、最大单响药量情况下边坡爆破振动对洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁质点振动速度允许值与洞室衬砌在边坡爆破振动波作用下的动拉应力值,考虑不同阻尼比,得出不同围岩级别下,不同边坡与洞室间距的最大单响药量控制：III类岩体边坡,坡面距已有洞室20,50 m时,边坡开挖爆破最大单响药量分别控制在100和300 kg以内;IV类岩体边坡,坡面距已有洞室20,50 m时,边坡开挖爆破最大单响药量分别控制在150和450 kg以内,研究结果为实际工程的施工和设计提供参考和依据。