工程爆破条件下倾倒式危岩稳定性评价

在工程爆破条件下,结合等效静力法和极限平衡原理对危岩体稳定性评价,能有效快速得到结果。本文以某段铁路隧道为例,研究危岩体在爆破条件下的稳定性。根据岩体结构特征以及降雨时裂隙充水高度的影响,结合实测爆破振动曲线,通过快速傅里叶分析,预测最大振动加速度。采用等效静力法,进行危岩体稳定性评价。研究结果表明,在爆源一定距离外,危岩体的振动频率低;结合极限平衡原理和等效静力法的评价方法,适用于爆破条件下的危岩体稳定性评价。     

动力作用下危岩稳定性计算的断裂力学方法

为研究爆破对危岩体稳定性的动力作用,通过应力波衰减规律,得到爆破应力衰减至危岩体重心的动荷载表达式。考虑爆破荷载建立了3类危岩体主控结构面断裂因子计算方法,进而提出了危岩动稳定性时程分析方法。利用该方法对重庆市万州区太白岩5个危岩体动力稳定性进行了计算分析。分析表明,爆破动力作用下3类危岩体最小稳定性系数明显降低,某些危岩在爆破动力作用下由稳定状态变为非稳定状态,有崩塌趋势。上述危岩体动力稳定系数时程曲线表明,爆破动力过程中危岩稳定性系数随时间上下波动,随着爆破应力波的衰减,动稳定系数峰值总体呈现出递减趋势,总体趋向于天然工况下的断裂稳定系数;随时间推移,爆破动力作用周期变长,加剧了危岩体的危险性。      

长河坝水电站右岸坝肩危岩体爆破振动控制

观测资料显示,由于受爆破、降雨、造孔振动等不利因素的影响,长河坝水电站右岸坝肩危岩体发生位移。自坡顶开挖下降至60～80 m时边坡多次出现较大变形,导致较长时间暂停开挖。资料分析表明:变形量偏大与开挖爆破作业及临空高度增加关系密切。为兼顾边坡稳定和开挖作业,通过爆破试验,对远端危岩体、近端爆破区进行了爆破振动监测对比分析,根据危岩体内外部仪器变形监控,提出了危岩体部位的爆破振动控制标准,解决了长河坝工程施工过程中面临的开挖施工技术难题。     

大坝爆破振动响应评估分析

工程爆破对周围建(构)筑物造成不同程度的负面影响。结合某大坝近区隧道开挖的爆破振动监测数据,通过频谱分析获取该坝体的主振频率,利用小波多分辨率技术研究不同频率段内爆破振动能量的分布规律,利用三维有限元模型对空库和满库情况下的坝体进行模态分析,最终综合主振频率、振动能量、振动模态以及质点峰值振速作为爆破振动效应的安全判据,得出爆破振动对该大坝安全影响较小的结论。分析结果对于类似工程的爆破振动安全评估研究具有一定的指导意义。     

隧洞爆破施工对地面建筑物影响分析

爆破施工过程会对周围环境的安全产生影响,如建筑物振动、墙体及门窗裂缝、人员受惊等。结合张峰水库一干渠郑庄至芹池段供水工程8号隧道施工过程,隧道爆破作业的技术措施和振动监测,对爆破振动对地面建筑的影响进行了分析计算和实际对比。     

震损高陡边坡爆破开挖振动监测与分析

红石岩堰塞湖改建工程"三洞合一"高边坡受鲁甸地震的影响,边坡岩体在复杂结构面的切割下形成了诸多的危岩体,极易受到施工爆破振动的影响发生安全事故,因此,实时进行爆破振动监测评估非常必要。运用萨道夫斯基模型研究、确定了不同单响药量时爆破振动速率的衰减规律,基于最大允许速率将最大允许单响药量进行了优化,保证了爆破振动安全。     

水电工程边坡炮孔近区岩体爆破损伤特性

为研究水电工程边坡炮孔近区不同损伤模型下岩体爆破时的动力响应,选用HJC模型和RHT模型分别建立岩石单孔爆破损伤模型。基于岩体损伤模拟结果和计算分析,探究了两种损伤模型对岩石爆破损伤分布、地震波能量特性及损伤质点峰值振动速度(PPV)阈值变化规律的影响,结果表明同种工况下RHT模型最终爆破开裂面积近似为HJC模型的一倍;损伤范围越小,炸药冲击波转化为弹性振动波的比例越大;通过拟合损伤度和PPV之间的关系,HJC模型和RHT模型的损伤PPV阈值分别为13.09 cm/s和27.29 cm/s。RHT模型能够更加准确地反映实际边坡近区岩体爆破损伤效应。     

西双版纳隧道爆破开挖动力学特征及损伤效应

为了研究高地应力作用下软岩隧道的围岩稳定性,以实际工程案例为背景,并采用有限元数值模拟软件ANSYS/LSDYNA和实际监测数据结果,分析了隧道爆破近区距掌子面不同距离处,隧道轮廓面的振动速度分布规律,并结合现场声波测试数据,研究了不同爆破次数作用下,围岩深部不同位置的爆破损伤效应。研究结果表明：(1)在隧道爆破近区,隧道内质点的垂直方向振动速度峰值大于隧道径向方向振动速度峰值大于隧道轴向方向振动速度峰值,并且在隧道质点垂直方向,隧道底板和隧道边墙的振动速度较大,而隧道顶部的振动速度次之,隧道拱肩和拱脚处最小;(2)隧道合振动速度峰值出现在隧道未开挖区,同时隧道未开挖区的质点振动速度衰减较慢;(3)随着爆破次数的增加,围岩不同深度处的声波速度呈逐渐衰减的变化趋势,但爆破振动对于围岩损伤范围有限。     

旭龙水电站环境边坡稳定性分析评价

为查明旭龙水电站环境边坡工程地质问题并提出工程处理措施建议,确保工程施工安全,通过现场地质调查与测绘、无人机航拍、三维实景模型分析等手段,针对旭龙水电站环境边坡存在的危岩体、崩塌堆积体、强烈卸荷松弛区等三类主要工程地质问题,通过工程地质分析及数值模拟,分析了各类工程地质问题的成因机制及失稳模式,评价了边坡稳定性,并提出相应的工程治理建议。结果表明：危岩体稳定性多为较差至差,崩塌堆积体整体稳定性较好,强烈卸荷松弛区岩体稳定性差。建议对体积最大的1号危岩区采取卸荷开挖、锚固等措施进行治理,避免对体积最大的1号堆积体坡脚开挖,清除S3强烈卸荷松弛区松动岩体后锚固下伏强卸荷岩体。研究结果可为类似工程治理提供参考。     

贵州岩溶区反倾边坡危岩体稳定性分析——以六盘水某一中学危岩为例

危岩是贵州主要的地质灾害之一,为促进贵州岩溶区危岩体的防治工作,以六盘水市某一中学教学楼后侧的危岩体为例,在危岩体所处的工程地质概况、危岩体边坡基本特征、危岩的主控因素3方面的基础上分析出危岩的变形破坏模式。然后通过赤平投影定性分析和极限平衡法定量计算危岩的稳定性,并用二维有限元分析方法对其进行了验证。结果表明,该危岩天然状况下处于基本稳定状态,暴雨状况下处于欠稳定状态。     

新浇基础混凝土爆破安全标准的影响因素研究

根据新浇筑基础混凝土基础面上的安全质点振动速度控制标准,以及瑞利(Rayleigh)波作用下安全质点峰值振动速度计算式,分析了爆破荷载特性、新浇混凝土强度、混凝土初始应力应变状态、岩石物理力学特性对新浇混凝土爆破安全标准的影响,研究结论为完善新浇混凝土爆破安全标准提供参考意见.     

扩建隧道爆破对既有衬砌的影响及安全判据

为了研究扩建隧道爆破振动对邻近既有隧道衬砌的影响,提出合理的安全判据,以二庄科隧道扩建工程为依托,采用现场测试与三维数值模拟相结合的方法,对近距离既有衬砌在爆破荷载作用下的振速峰值和应力进行分析。结果表明:距离爆破开挖面约1.5b范围内(b为建筑限界宽),既有衬砌的爆破振动衰减速率较快,然后逐渐趋于平缓,两侧基本呈对称分布规律;而距离爆破源最近的既有衬砌迎爆侧边墙振速峰值最大约为背爆侧的5.6倍,上拱部和仰拱其次,背爆侧边墙最小,因此迎爆侧更容易发生破坏。数值模拟与现场测试结果具有很好的一致性,也验证了现场测试结果的准确性和数值模拟的合理性。同时建立了基于振速峰值和最大拉应力的安全准则,得出既有衬砌安全振速判据为10.73 cm/s,从而确定单段最大允许装药量应控制在41.05 kg以内,保证了既有隧道的运营安全。     

岩溶隧道涌突水形成机制及岩壁安全厚度研究

为了分析岩溶隧道涌突水形成机制,探讨防涌突水形成所需的最小岩壁安全厚度,基于莫尔-库伦判据探讨了爆破振动对围岩稳定性的影响,以振动加速度为指标推导了损伤区的分布范围;基于断裂力学理论分析了水力劈裂的启动判据,结合强度准则推导了裂隙带的分布范围;同时考虑施工爆破振动作用和高压水力劈裂作用,进一步分析了启动水力劈裂的条件;基于力学理论分析了隧道岩溶段施工过程中涌突水的形成机制,并提出防涌突水所需岩壁最小安全厚度的理论模型和计算公式。研究结果表明:防涌突水所需涌突水岩壁最小安全厚度由爆破严重损伤区、溶洞周边裂隙区、裂隙扩展区、潜在危险区四部分组成,案例的理论计算值与现场实际安全岩壁厚度值接近。研究成果可为中坝等隧道的安全施工提供依据。     

广东某核电厂排水隧洞爆破振动监测与分析

针对广东某核电厂排水隧洞爆破挖岩对边坡和闸门井的影响,依据实际开挖中的振动监测数据,对三向振动速度分别进行了回归分析。分析数据发现:在同一次爆破中,爆破振速的垂向速度并不总是最大,因而评价爆破振动产生的破坏时,要选择水平向、径向、垂直向振动的振动速度最大值;通过爆破振动三向回归公式,计算出不同爆心距下的单段最大段药量,发现利用此公式控制装药量对降低爆破振动速度有一定指导作用。     

露天边坡爆破施工对下穿隧道扩大段的影响

针对露天边坡与既有下穿隧道的协同爆破施工,为确保上部边坡爆破开挖作用下既有隧道围岩稳定与安全,以某石油储备基地扩建项目为工程背景,利用ANSYS 18. 0建立上部露天边坡与既有下穿隧道协同施工的数值计算模型,研究露天边坡爆破施工对既有下穿隧道扩大段的影响。结果表明:上部边坡爆破施工激发向下传播的初始纵波,随着距离的增加逐渐衰减,到达隧道拱顶自由面折反射形成面波而后在拱与边墙交点处产生叠加现象,导致面波向下传播的规律为先增大后减小。相比于隧道扩挖前,扩挖后隧道断面拱顶质点Z向振动速度峰值提高68. 1%,为7. 58cm/s;拱顶单元动态拉应力峰值提高150%,为0. 45 MPa。根据《爆破安全规程》要求,隧道围岩在上部边坡开挖爆破荷载作用下是稳定的。建议在实际施工中,将隧道扩大段的开挖时序安排在上部边坡爆破施工区域远离隧道扩挖段之后。研究成果对地下近接隧洞爆破施工及隧道扩挖工程具有重要参考价值。     

基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

爆破开挖过程中厂房围岩松动圈测试与分析

地下洞室在爆破开挖过程中由于围岩卸荷,形成一个沿开挖边界环状分布的松动圈。基于声波测试法,对某地下厂房一典型断面进行松动圈的测试。通过统计和观察岩体声波速度的量值变化和分布规律,讨论了单孔与跨孔声波测试的优缺点。结果表明,跨孔声波测试法受微小裂隙的影响小,能较单孔法更好地反映局部岩体波速。分析了爆破开挖参数对测试区围岩松弛深度的影响,通过调整优化爆破参数,使围岩松弛深度基本小于0.6 m,为岩体的稳定性分析、爆破参数优化及安全加固提供了参考依据。     

钻爆施工隧道围岩爆破损伤累积效应研究

为了合理选择施工方案并为设置安全防护措施提供依据,降低施工诱发地质灾害的风险,研究了隧道施工过程中掌子面多次爆破振动对隧洞围岩带来的累积损伤影响。首先,以质点振动峰值速度作为围岩损伤判定标准,根据围岩损伤程度利用强度折减法设置围岩力学参数,对理论公式进行推导。其次,通过软件进行多次爆破开挖的数值模拟,分析得到爆破损伤的分布规律和范围。最后,量化分析并拟合成果数据,对比不同围岩等级、不同部位爆破损伤的累积效应。结果表明:爆破损伤的累积效应非常明显,且与文献中的测试数据接近;掌子面前方的累积效应最大,其他部位较为接近;Ⅳ级围岩的爆破损伤分布范围最大,其次为Ⅲ级围岩,最小为Ⅴ级围岩;隧道施工过程中考虑岩体安全厚度、安全防护措施等内容时,应当计入累积损伤效应增大系数。研究成果可以广泛应用于水利、交通、矿山等工程项目中,为隧道掘进施工方案和防护措施制定提供数据参考,为安全施工提供保障。     

大型地下洞室上层爆破开挖对下层围岩振动特性的影响

某地下实验厅采用上、下层同时爆破开挖,最后进行贯通的开挖施工方案。采用现场爆破试验监测的手段,研究了上层水平钻孔爆破开挖时下层围岩的质点峰值振动速度及频率特性,分析了上层爆破开挖对下层围岩动力稳定的影响。研究结果表明,大型地下洞室上层水平钻孔爆破开挖时,爆炸地震波能量主要向下层岩体传播,致使下层洞室顶拱处的振动速度大于上层底板相同距离处的振动速度;爆破振动主要以剪切波(SV波)的形式向下层岩体传播,下层洞室围岩在平行于炮孔纵轴向(实验厅纵轴向)方向上的振动速度最大;由于上层的爆破振动以体波的形式在岩体内向下层传播,下层围岩的振动频率更高。