新建隧道爆破对下部近接运营高铁隧道影响分析

以赣深高铁一级风险隧道——伯公坳1号隧道为背景,研究新建隧道爆破施工时,近接既有隧道衬砌结构的动力响应。采用Ansys/Ls-dyna有限元软件建立试验段数值模型,将现场实测振速与模型计算振速作对比,反演围岩介质参数,验证了数值模拟的可靠性。以试验段参数为基础,进一步构建了两隧道交叉段的数值模型,由此分析交叉段既有隧道衬砌结构的振动衰减规律,提出交叉点处最不利工况的减振措施。研究结果表明：既有隧道拱顶振速最大,底板振速最小;交叉点前后方30 m范围内,拱顶振速约为迎爆侧边墙振速的2.0～2.3倍,1.6 cm/s的控制振速是针对既有隧道全断面而言的,因此其边墙部位的监测预警值应取为0.8 cm/s;掏槽孔反向起爆时,大部分的爆炸能量向未开挖区域传递,所以既有隧道对应于新建隧道已开挖区域的振速衰减速率比未开挖区域的要大;试验段的爆破方案不再适用于交叉影响段,在将进尺缩短至1.0 m,掏槽孔药量减小至9.86 kg后,能够在兼顾工效和爆破影响的前提下,将既有隧道二衬振速控制在安全标准以内。     

新柳林河隧道掘进爆破对既有隧道的影响

复线隧道工程中,施工爆破对既有隧道会有较大的影响,对保障既有隧道的安全运营具有重大意义。结合新柳林河隧道临近营业线爆破掘进施工工程,采集了爆破掘进作业中既有隧道迎爆侧和背爆侧的墙中、底板测点振速,且跟据工程地界图建立数值模型,将监测的现场数据和数值模拟数据对比分析。结果表明：迎爆侧受爆炸应力波的直接入射破坏,以水平应力为主,径向振速大于其它2个方向的振速;迎爆侧边墙偏上为最危险区,起拱处次之,底板相对安全;根据分析结果优化了爆破参数,提高了施工进度,同时也保证既有隧道的安全运营。     

爆破振动对邻近隧道衬砌安全的数值模拟分析

建立了爆破施工对既有衬砌振动影响的数值模型,给出了数值计算中爆破荷载的波形、荷载峰值、加载时间的模拟方法;为了实现能量辐射,减小边界效应,定义了粘弹性边界;在此基础上研究了新建隧道爆破开挖进尺不同、间距不同、埋深不同,对既有邻近隧道的影响。结果表明:在既有隧道迎爆侧的拱脚和墙腰部位,衬砌受到爆破施工影响最显著;新建隧道爆破施工时,开挖的进尺越大,既有衬砌的振速就越高;既有衬砌受隧道间的距离影响显著,隧道间距越大,既有衬砌的振动速度受影响越小。结果还表明,参考《爆破安全规程》的规定,可以用数值模拟的衬砌振动速度与安全振动速度标准进行比对,从而判断既有衬砌的安全性,为工程设计和施工提供分析参考和指导。     

小净距邻近营业线隧道爆破施工研究

成渝高铁新中梁山隧道与既有营业线交叉段竖向净距仅为2.7 m,为顺利完成隧道建设,对既有营业线路隧道利用"天窗"期采用I20b型钢进行加固,并运用"三次钻进法"完成了钢拱架脚底螺栓和锁脚锚杆的安装。根据围岩情况隧道采用机械开挖和非爆法加控制爆破法进行施工,通过计算采用低爆速2号岩石乳化炸药进行爆破,使得最大爆破振速、拱顶沉降值、水平收敛值均在规范允许变化范围内。     

新建隧道爆破施工对既有裂缝病害隧道的动力响应分析

针对相邻隧道爆破施工中对既有裂缝病害隧道带来的不利影响,以既有新岭隧道旁拟建新隧道的具体工程为依托,在充分调研分析既有隧道裂缝病害类型及分布规律的基础上,采用数值分析方法,对不同分布部位(拱顶、拱腰、边墙)、不同扩展深度(1/4、2/4、3/4)及不同围岩级别(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)下的裂缝影响进行研究。结果表明:裂缝对既有隧道二衬的影响主要集中在应力方面,对振速影响很小;既有隧道裂缝扩展越深对结构越发不利,当扩展到3/4二衬厚度,相较于完整工况,既有隧道断面最大拉应力值增加0.35 MPa,增幅达35%;裂缝部位位于临近新建隧道侧边墙处时,对结构影响最大;既有隧道所处围岩条件越差,振速和应力越大,同时裂缝处应力放大效应随围岩变差而增大,较于完整工况,最大放大倍速为1.62倍。     

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。     

分岔隧道过渡段的爆破振动特性研究

由于分岔隧道过渡段具有特殊的受力结构形式,爆破开挖产生的振动极易造成中隔墙和岩体失稳。以六月田分岔隧道过渡段为工程背景,对先行隧道的爆破振动进行实时监测。通过对爆破振动数据进行分析,得出先行隧道不同围岩级别、监测位置的振动波传播规律。运用三维数值模拟软件,对后行隧道爆破振动作用下先行隧道混凝土衬砌的力学特性进行研究。结果表明:连拱段中隔墙迎爆侧的径向振速最大;小净距段中夹岩的振速衰减幅度要小于连拱段中隔墙;爆破振动对先行隧道混凝土衬砌产生的最大拉应力、剪应力分别出现在迎爆侧的拱腰和拱脚;后行隧道混凝土衬砌的最大拉应力和最大振速存在线性关系,通过拟合公式计算得出临界振速,确定了分岔隧道过渡段爆破振动安全控制标准。     

小净距隧道控制爆破设计

在铁路增建二线工程中,新建隧道与既有线隧道线间距小于50m时,新建隧道应进行必要的控爆设计,控制爆破的振速是新建隧道开挖掘进的关键。     

钻爆法原位扩建隧道的振动监测分析

为了研究城市环境下钻爆法施工对周边环境的振动影响,以福州市马尾隧道原位扩建工程为背景,在北洞钻爆扩挖过程中,对南洞衬砌结构上的振动效应进行跟踪监测。通过选取单段最大装药量、爆心距为变量,归纳整理峰值振速的规律,并采用萨道夫公式拟合空洞赋存条件下的振速衰减规律。结果表明,既有空洞对爆破振动的衰减有很大影响:以II级围岩段为例,单空洞情况下其衰减指数α为1.476,接近硬岩的上限;而双空洞情况下其衰减指数α达到1.836,已落入软岩的推荐取值范围。拟合公式可应用于赋存空洞条件下的爆破振速估算;同时建议后续南洞扩挖及类似扩建工程中,可以充分发挥既有空洞的减振效应,适当加大进尺、缩短工期、提高施工效率。     

下穿地铁隧道爆破作用下人防隧道的动力效应

隧道爆破作用下邻近既有隧道的安全性是爆破施工中的重点关注内容,以武汉地铁8号线洪山路站至小洪山站区间隧道爆破开挖为例,研究下穿地铁隧道爆破作用下上方既有人防隧道的动力效应.使用LS-DYNA建立了隧道爆破有限元数值模型,并结合现场振动监测数据验证数值模型的可靠性,对人防隧道的动力响应特征进行研究.现场测试和数值模拟研究表明:随着爆心距的增加人防隧道衬砌结构质点峰值振速(PPV)逐渐减小,PPV最大值出现在爆源正上方;人防隧道衬砌结构稳定性受拉应力控制,隧道底板和拱顶主控拉应力为隧道环向,边墙主控拉应力为垂直方向;衬砌结构最危险截面位于爆源上方,此截面最可能破坏的位置是迎爆侧拱脚,破坏方式为从内至外的拉破坏.基于极限抗拉强度计算分析得到的隧道衬砌结构振速安全阈值为14.9 cm/s.     

采用控制爆破技术拆除某桥墩部分钢筋混凝土

介绍了采用控制爆破技术拆除桥墩部分不合格钢筋混凝土的方法。在预留部分打一排导向孔,对爆破冲击波起到隔离、衰减的作用。在爆破拆除不合格的钢筋混凝土的过程中,保证了桥墩预留部分的混凝土不受破坏,此经验可为类似工程参考。     

采石场爆破振动对天坪岭隧道影响的评定

在采石场爆破规模和药量控制范围确定条件下,通过对隧道监测到的测点振速和爆源距,分析了爆破振动对隧道的影响,并给出了爆破振动速度衰减公式。分析了爆破振动速度对新建隧道已建成部分、处于破碎带区域隧道及隧道建设过程中新浇筑混凝土的影响。分析结果表明,采石场爆破振动对隧道建设没有破坏性影响,分析结果为该隧道建设和安全评定提供了科学依据。     

采石场爆破振动对天坪岭隧道影响的评定

在采石场爆破规模和药量控制范围确定条件下,通过对隧道监测到的测点振速和爆源距,分析了爆破振动对隧道的影响,并给出了爆破振动速度衰减公式。分析了爆破振动速度对新建隧道已建成部分、处于破碎带区域隧道及隧道建设过程中新浇筑混凝土的影响。分析结果表明,采石场爆破振动对隧道建设没有破坏性影响,分析结果为该隧道建设和安全评定提供了科学依据。     

小线间距施工隧道爆破地震影响下既有隧道围岩线性动力分析

根据某大型公路隧道工程既有隧道爆破地震监测结果，针对两隧道线间距偏小的情况，结合在施工隧道爆破地震影响下的围岩应力场和位移场等的数值计算，对既有隧道及两隧道间围岩进行了线性动力分析，指出了该类条件下隧道施工和监测中应注意的问题。     

海底隧道钻爆施工关键技术及对策探讨

开挖海底隧道不同于陆地隧道,钻爆施工是在巨大水系之下进行,遇到的断层破碎带的机率大、风险程度比陆地隧道高。由于国内从未修建过海底隧道,国家《爆破安全规程》目前在此方面还是空白,这又增加了海底隧道钻爆施工的风险程度。本文在调查国内外情况后提出了危险地段钻爆施工技术、不同危岩地段的钻爆方法和控制钻爆施工引起的围岩松动圈是海底隧道钻爆施工的关键技术,并给出了相应的对策,可供国内当前在建和待建的海底隧道设计与施工技术人员参考。     

开挖爆破对邻近隧洞的震动影响研究

爆破震动对邻近隧洞的影响及其控制是水利、铁道、交通等工程建设过程中的关键技术问题。运用动力有限元数值模拟 ,研究了爆破震动对邻近隧洞的影响问题。比较了掌子面上的崩落、缓冲、光面等不同炮孔爆破、不同分段方式和起爆顺序对邻近隧洞的震动影响。在确定邻近隧洞周边峰值振速和峰值拉应力分布的基础上 ,分析了开挖爆破对邻近隧洞震动影响的关键因素 ,并提出了合理的起爆顺序和爆破震动控制措施。     

开挖爆破对邻近隧洞的震动影响研究

爆破震动对邻近隧洞的影响及其控制是水利、铁道、交通等工程建设过程中的关键技术问题。运用动力有限元数值模拟 ,研究了爆破震动对邻近隧洞的影响问题。比较了掌子面上的崩落、缓冲、光面等不同炮孔爆破、不同分段方式和起爆顺序对邻近隧洞的震动影响。在确定邻近隧洞周边峰值振速和峰值拉应力分布的基础上 ,分析了开挖爆破对邻近隧洞震动影响的关键因素 ,并提出了合理的起爆顺序和爆破震动控制措施。     

爆振对衬砌损伤特性影响的室内试验研究

本文根据一隧洞施工现场的实测爆振波特性，就爆振波对隧洞衬砌的浇筑时间、衬砌混凝土受振后的强度降低问题进行了室内爆振模拟试验，并应用损伤力学理论对试验结果作出了合理解释；对工程上所关心的安全爆速、衬砌的安全距离及合理衬砌时间等重要参数都给出了明确解答。     

爆振对衬砌损伤特性影响的室内试验研究

本文根据一隧洞施工现场的实测爆振波特性，就爆振波对隧洞衬砌的浇筑时间、衬砌混凝土受振后的强度降低问题进行了室内爆振模拟试验，并应用损伤力学理论对试验结果作出了合理解释；对工程上所关心的安全爆速、衬砌的安全距离及合理衬砌时间等重要参数都给出了明确解答。     

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.