P波入射含顺层结构面岩质边坡引起的振动

假定岩体为开尔文非线性体、结构面法向满足Barton-Bandis模型、切向满足库仑滑移模型,基于时域递归法得到应力波在岩体和结构面中的传播方程。根据简化的边坡模型,结合应力波传播路径和时间延迟,对结构面与边坡坡面之间的多重反射波的传播情况进行分析,利用叠加原理得到边坡面上任意质点的法向和切向振动速度表达式。通过数值模拟对比验证理论分析的准确性,并对本研究理论和数值方法的适用范围进行简要说明。研究结果表明,结构面的刚度、监测点水平位置、坡角和坡脚竖向距离等均会对边坡振动放大效应产生一定的影响。从理论方面阐明岩体结构面对坡面质点振动放大效应的影响规律,为岩质边坡动力响应的深入研究提供理论依据。     

爆破振动作用下邻近埋地混凝土管道动力响应特性

为保证埋地混凝土管道在爆破施工过程的安全性,采用现场监测和动力有限元数值模拟相结合的研究方法,对超浅埋地铁站通道爆破开挖邻近埋地混凝土管道的动力响应进行研究.通过建立管道拉应力峰值和振动速度峰值的函数关系,由最大拉应力强度理论得到管道的爆破控制振速.由管道不同断面最大振速与对应位置管道正上方地表振速之间关系,提出保证管道安全的地表爆破控制振速.结果表明:空管状态下,掌子面后方,管道断面底部和中部振速较为接近,顶部振速最小;掌子面前方,管道断面质点振速呈现出底部最大、中部次之、顶部最小的振动特征;沿着管道轴线方向,质点振速最大的位置出现在掌子面前方3 m管道断面底部位置.管道在空管和满水两种状态下质点振动特征基本一致,管道中水的存在能降低管道质点振速,最大降低幅度为7.3%.管道的爆破控制振速为10.84 cm/s,保证管道安全的地表爆破控制振速为4.53 cm/s.确定的爆破控制振速可以指导现场爆破施工.     

岩体中软弱夹层影响爆炸波传播规律的数值分析

为了模拟岩体中软弱夹层对爆炸波传播衰减的影响,在块体离散元的基础上改进了数值计算方法（包括基本方程、求解步骤、能量耗散等效模式）,使其适合模拟爆源的特点、岩体中软弱夹层的性质以及应力波的传播衰减规律.用该方法建立了含软弱夹层岩体和爆源的数值模型,对岩体中软弱夹层影响爆炸波的传播衰减规律进行了数值试验.结果表明：软弱夹层前后爆炸波的振动速度峰值差别很大,存在量级上的差别;软弱夹层与爆源的距离对应力波衰减的影响很大,而夹层厚度影响较小;在两组软弱夹层之间的质点振动持续时间明显延长.数值模拟不仅给出了爆炸波经过软弱夹层的透反射关系,而且描述了不同情况下质点振动的基本形式,可为实际工程提供参考.     

爆破振动对残留岩体的影响及控制

通过对白水峪水电站坝区爆破振动试验数据的回归分析,获得了施工爆破处的振动衰减规律,给出了在爆破施工期间,爆区附近的残留岩体稳定所能使用的最大药量.爆破产生的岩石质点振动为随机振动过程,其能量集中在25～30 Hz频率范围内,比天然地震波主频高得多,爆破产生的振动不会引起基岩的共振.残留岩体的临界振动速度直接关系到残留岩体的稳定性.根据试验实测地点宏观调查结果及相关规范,将残留岩体的临界质点振动速度控制在3.5 cm/s以下,就能保证残留岩体的稳定性.     

镇江铁矿地下爆破振动测试分析

通过对镇江韦岗铁矿地下爆破振动速度测定 ,探索了质点峰值振速衰减规律 ,研究了振动频率、纵波速度和振动持续时间 ,并作了频谱分析。     

大断面铁路交叉隧道爆破动力响应研究

依托新建京张草帽山隧道小净距下穿既有铁路隧道工程,基于有限差分法建立三维仿真模型,对大断面铁路交叉隧道爆破荷载作用下既有隧道衬砌振速分布规律及位移特征开展研究.数值计算结果表明:既有隧道衬砌振速自交叉点断面沿隧道轴向逐渐衰减,监测断面与交叉点断面距离超过0.5D时振速衰减速率显著加快,随着监测断面与交叉点断面距离的继续增加,衰减速率逐渐放缓;随着掌子面向交叉点推进,交叉断面衬砌振速最大点逐渐从边墙转移到隧底,同时迎爆侧与背爆侧振速相差倍数不断扩大.基于现场振动监测数据,研究交叉隧道爆破振动频谱特征,发现爆破振动频率主要分布于10～110 Hz的中低频段,在10～30Hz、40～80Hz范围内能量较为集中.     

水平层状岩体隧道爆破开挖数值模拟及振动效应研究

以蒙华铁路喜家岭隧道爆破施工为研究背景,采用动力有限元法探索层状岩体的存在对隧道爆破形成的应力场与振动场的影响。本文建立了均质岩体和水平两层岩体两个有限元模型。在保证模型尺寸、模拟参数以及网格划分完全相同的情况下,通过改变岩石材料参数与爆破微差间隔时间,在隧道拱顶、拱腰、拱脚处提取振速与应力数据,比较两种模型的振速与应力的衰减规律。指出层状岩体的存在会使应力波的传播发生改变,并分析了微差间隔时间的不同对爆破造成的影响。     

非固结面裂隙深度对爆破振动影响试验研究

鉴于岩体中存在大量裂隙,为了探索非固结面裂隙对爆破振动效应的影响,通过建立波在裂隙岩体中传播的砂浆模型,对节理裂隙岩体进行模拟试验,研究分析了岩体裂隙深度对应力波传播规律的影响。研究表明：由于非固结面裂隙因素影响,裂隙深度对垂直方向质点峰值的影响较大,质点垂向振动峰值变小,裂隙深度和质点峰值大小不是反线性比例关系;裂隙深度对三个单独方向（垂向、径向和切向）主频率大小的影响并不明显,但其垂向频域分布主要集中在中高频,径向和切向主要集中在低频频域范围内。     

新建隧道下穿既有道路爆破施工影响范围

以宝汉高速爆破施工为例,通过现场监测关键质点爆破振动速度,研究爆破振动对临近既有道路的影响范围.研究结果表明,爆破振动波的主频率在10~50 Hz内,不会使周围临近既有道路与其产生共振.从现场测试结果可知,由于垂直振速大于径向振速和切向振速,且垂直振动对建筑物破坏尤为显著,故在类似工况下爆破振动监测应该以监测垂直振速为主.爆破振动波对既有道路的影响范围为30 m,与理论值相符.当浅埋大断面软弱围岩隧道下穿既有道路施工爆破的安全允许质点振动速度小于2.0 cm/s时,可确保既有道路结构和交通安全.研究可为此类隧道工程的施工提供借鉴.     

运营充水状态高密度聚乙烯管的爆破振动响应特性

结合武汉市管道预埋地层特点,通过全尺度预埋高密度聚乙烯（HDPE）管道现场爆破试验,分析不同工况条件下（不同药量、不同爆破心距）无压状态管道爆破振动速度及动应变分布特征;结合LSDYNA动力有限元分析方法,通过现场试验数据的对比验证计算模型及参数的可靠性;分析爆破振动荷载作用下不同运营状态（即不同充水水位高度）HDPE管道动力响应特性;结合管道运营状态环向容许应力控制准则,提出HDPE波纹管爆破振动速度安全控制标准.研究结果表明：当HDPE管道受到爆破振动影响时,环向应变最大;管道合振速与等效应力随管内水位高度的增加而降低,且管道同一截面处迎爆侧的合振速和等效应力大于背爆侧,最大空管合振速为18.56 cm/s,最大等效应力为0.912 MPa;管道振速最大位置处X方向振动速度与主频随水位高度升高而降低,Y、Z方向振动速度与主频随水位高度的升高而增加;通过米塞斯屈服强度准备得到的管道运营状态安全控制速度为25.79 cm/s.     

运营充水状态高密度聚乙烯管的爆破振动响应特性

结合武汉市管道预埋地层特点,通过全尺度预埋高密度聚乙烯（HDPE）管道现场爆破试验,分析不同工况条件下（不同药量、不同爆破心距）无压状态管道爆破振动速度及动应变分布特征;结合LSDYNA动力有限元分析方法,通过现场试验数据的对比验证计算模型及参数的可靠性;分析爆破振动荷载作用下不同运营状态（即不同充水水位高度）HDPE管道动力响应特性;结合管道运营状态环向容许应力控制准则,提出HDPE波纹管爆破振动速度安全控制标准. 研究结果表明：当HDPE管道受到爆破振动影响时,环向应变最大;管道合振速与等效应力随管内水位高度的增加而降低,且管道同一截面处迎爆侧的合振速和等效应力大于背爆侧,最大空管合振速为18.56 cm/s,最大等效应力为0.912 MPa;管道振速最大位置处X方向振动速度与主频随水位高度升高而降低,Y、Z方向振动速度与主频随水位高度的升高而增加;通过米塞斯屈服强度准备得到的管道运营状态安全控制速度为25.79 cm/s.     

轻轨隧道下穿建筑物爆破震动试验研究

以重庆轨道交通环线体育公园站浅埋轻轨隧道工程为研究背景,进行了施工通道钻爆循环掘进下穿"两江春城"的爆破震动效应试验。在钻爆初期,通过监测参数计算出爆破振动衰减参数,并通过测量轻轨隧道下穿建筑物时,爆破引起的建筑物不同楼层处的振动速度波形,探讨建筑物的震动特性及爆破地震波传播和衰减规律。研究发现,其爆破振动衰减参数为=1.88,k=99.43;浅埋轻轨隧道钻爆掘进过程中,其垂直方向的爆破振速明显大于水平方向的,因此在研究爆破振动传播和衰减规律及其对建筑物振动的影响时,主要以垂直方向的爆破振速为依据;建筑物的爆破振速在底层随着楼层的增加而增大,中层随着楼层的增加而减小,顶层又随着楼层的增加而增大,而不是随楼层的增加而减小,即不满足传统萨道夫斯基衰减规律。同时测得轻轨隧道下穿建筑物后的爆破振速相比下穿前的,存在放大效应,其放大倍数约为1.32~1.69。     

减振孔减振效应的数值模拟研究

利用显式动力有限元软件AUTODYN研究了减振孔对岩石地下洞室爆破产生的爆炸应力波传播与衰减以及对地表和邻近地下洞室动态响应的影响与规律.通过与爆破模型试验结果进行对比,验证了 AUTODYN模拟地下洞室爆炸过程和应力波传播的有效性和准确性.通过数值模拟分析了不同减振孔参数对邻近洞室和地表的质点峰值振动速度(PPV)和...     

浅孔楔形掏槽爆破技术在特大断面小净距隧道群施工中的应用

为了解决隧道群爆破施工时振动强度过大而引起围岩失稳问题,以贵安数据中心特大断面小净距隧道群爆破施工工程为背景,采用浅孔楔形掏槽（SHWC）爆破技术进行施工作业,监测后行洞爆破施工与先行洞支护结构的爆破振动速度,并运用LS-DYNA模拟分析爆破振动强度对隧道围岩应力的影响。研究结果表明：SHWC爆破技术能够有效地控制爆破振动强度,能够将振动速度峰值控制在4.5 cm/s的安全允许标准以内;SHWC爆破有效应力峰值可达117 MPa;爆破地震波传播过程中存在时间上的连续性,形成的反射拉伸波向岩体深部方向延伸与正向传播的爆炸压缩应力波发生干涉叠加,使得岩石被拉伸和压缩而发生破坏;楔形掏槽孔呈“Λ”形结构布置,炸药爆炸产生的有效应力主要集中在掏槽孔底部,使得掏槽区被爆岩体能有效克服周围岩石的夹制作用,提高了掏槽效果,同时,楔形掏槽孔还能进一步扩大掏槽范围。     

扩机爆破振动对运行中水轮机组的影响

水电站扩机工程施工过程中,研究爆破振动对邻近建筑物,特别是水轮机组的影响,有着重要的意义.以深溪沟水电站新增灌排洞施工为背景,通过对爆破施工条件下水轮机组运行状态的监测,得到了爆破振动影响下水轮机组振动的相关特性,分析了扩机爆破振动对运行中的水轮机组的影响.结果表明,实测水轮机组自振频率(约为100Hz),高于中远区爆破振动主频;爆破振动使水轮机组产生受迫振动,导致其振动峰值显著增大.改变装药量虽然会引起受迫振动主频的变化,但受迫振动的频率仍然偏离自振频率带,并不会引起水轮机共振.而如果装药量过大或爆心距过小,则可能导致水轮机组的峰值振速超出规范值,影响水轮机组的安全运行.     

爆炸荷载作用下锚固围岩稳定性分析

通过对爆炸波在岩体中的传播与衰减特性以及与锚固围岩的相互作用分析,基于正交设计理论,以洞室跨高比、锚杆长度、锚杆密度、围岩类别、一次爆炸炸药量、炸药距离洞室顶端的距离等因素设计了18组正交参数,对爆炸荷载作用下锚固围岩稳定性数值模拟计算,得到了锚固围岩应力、质点振动速度峰值和振动主频率的分布规律,分析了锚固围岩最大主应力、质点振动速度峰值、振动主频率受一次起爆炸药量、炸药距洞顶距离、围岩力学性质、支护方式、洞室形状等因素的影响,据此建立了以最大主应力为标准、质点振动速度峰值和振动主频率为主要指标的锚固围岩稳定性评价标准.     

爆破振动监测在立体交叉隧道工程的应用

某市政隧道上跨既有高铁隧道,最小净距7.4 m,所穿越围岩为含泥质石灰岩,采用钻爆法进行开挖。为保证隧道安全高效穿越交叉段,进行了爆破振动监测,并依此对爆破方案进行动态调整。结果表明,爆破振动监测指导爆破方案动态调整的方法可以满足施工要求,在实践中可行。此外,对监测数据进行了统计,并从峰值振速和主震频率两方面进行了分析。     

隧道爆破施工对邻近砌体结构影响的动力分析

为研究砌体结构物在爆破振动作用下的受力变形规律,采用动力有限元软件Midas/GTS,以安平高速公路马家梁隧道爆破施工为依托,建立三种砌体结构模型,求解出砌体结构物在爆破荷载下的峰值振动速度和应力.结果表明:三种砌体结构其最大振速为11.11mm·s-1,小于工程要求的2.8cm·s-1,其最大应力为415.082kPa,超过砌体结构的失效应力;在整个考察范围内,砌体结构的质点振动速度达到最大时,其受力没有达到最大,说明砌体结构在爆破荷载作用下的振动速度不代表其受力状态.     

台阶爆破微差时间对爆破效果的影响

为了研究微差时间对爆破效果的影响,运用LS-DYNA显式非线性动力分析有限元程序对有无微差时间台阶爆破进行数值模拟,通过峰值振速得出微差爆破有明显的降低爆破振动作用.选取双炮孔连线中点单元,通过最大主应力进行分析,得出两种工况该处最大主应力均大于岩石动态抗拉强度,对爆破效果无影响.峰值振速结合最大主应力分析扩充了爆破参数理论的研究方法,为相关爆破参数的优化提供了新的参考.     

引水隧洞爆破开挖对临近隧道振动的影响及控制

针对新建引水隧洞爆破施工对临近隧道振动的影响,以深圳市石岩北引水隧洞工程为依托,运用MIDAS GTS NX有限元软件建立爆破振动模型,对邻近隧道峰值振速变化规律进行研究。结果表明：爆破峰值振速与单段最大炸药量呈线性正相关,与爆源和测点的距离呈反相关,并受到爆破区域岩性的影响。在最不利工况下,爆破施工引起的峰值振速为6.73 cm/s,大于振动预警值2 cm/s,小于规范安全要求7 cm/s。引水隧洞爆破开挖还会产生空洞效应,在掌子面前后3～4倍洞径范围内较为明显。根据数值模拟结果,在实际工程中应减小单段炸药量并采取毫秒微差错峰手段控制爆破,现场振动检测显示,临近隧道测点峰值振速为1.91 cm/s,小于规范预警值,达到安全标准,工程减振措施取得了良好的效果。