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。     

隧道掘进爆破震动放大效应试验研究

通过渝怀铁路人和场浅埋隧道掘进爆破现场试验,进行隧道特殊位置处质点振动特征研究.以实测振速波形为基础,分析掌子面前后的地表振动速度和隧洞内变断面处的质点振动速度变化规律.对试验研究成果的分析发现,成形隧道对岩体整体结构的改变导致地表振速产生放大效应,使得成洞区地表的振动速度是未开挖区对称位置处的1.310～2.056倍,特别是掏槽爆破的振动放大效应更为明显;在隧道断面由小变大处,同样存在对爆破引起的质点振动速度的放大作用,其放大倍数达1.5～2.1以上.为此,应注意避免隧道掘进爆破的振动放大效应对施工产生的不利影响.     

隧道微差爆破振动速度及应力场研究

依据爆炸动力学和弹性波动理论,分析了同段起爆在损伤岩体中所产生的爆破振动速度及引起的应力.然后,根据爆炸波在传播中的叠加特性,提出了隧道微差爆破后围岩质点振动速度和应力解析解.研究表明:微差爆破相邻段别的地震波形随传播距离的增加而相互接近、叠加,在起到干扰降震的同时,使围岩体对其震动响应出现选择放大的几率也增加.爆破振动速度和应力解析解的提出,为隧道开挖采用合适的爆破掘进方法、减少施工误差及提高围岩稳定性提供了理论依据.     

地形地貌对爆破振动波传播的影响实验研究

爆破振动波在岩土介质中的传播规律主要受岩体介质特性以及装药参数的影响,但在地形起伏较大的情况下,地形地貌对爆破振动波传播具有非常大的影响。结合广东岭澳核电站二期工程爆破负开挖振动监测,分析凹、凸形地貌对爆破振动波的传播影响。分析结果表明:凹形地貌对爆破振动波具有衰减效应,其衰减系数不仅与其宽度和深度有关,还与最大段药量和爆源距有关;凸形地貌不仅对爆破振动波具有放大效应,而且放大效应具有方向性,振动速度垂直向较水平向放大效应明显;凸形地貌对振动波的放大系数随相对高程增大而增大,而随爆源比例距离增大而减小。另外,凸形地貌的放大效应还与岩性、岩石构造和节理发育程度有关。     

岩质边坡爆破振动速度的高程放大效应研究

 岩质边坡爆破振动的高程放大效应是边坡上振动速度传播规律的重要研究内容之一。基于岩质边坡爆破振动高程响应机制的理论分析以及边坡开挖爆破振动的数值模拟与实例分析,研究边坡爆破振动速度的高程放大效应。结果表明,边坡爆破振动速度的高程放大效应是在一定的条件下产生的,受爆破振动荷载特性及边坡坡形等因素的影响。爆破振动荷载作用下,边坡坡面不同高程台阶岩体结构的自振主频率处于爆破振动荷载主频带范围内,台阶部位岩体结构的振动响应会产生“鞭梢效应”,导致台阶部位岩体振动速度放大。在边坡坡形骤变、坡度增大时,边坡上一级台阶岩体的振动速度可大于下一级台阶岩体的振动速度,产生显著的振动速度高程放大效应。坡形相近的条件下,台阶坡脚处的振动速度随高程的增加逐渐减小,不出现振动速度高程放大效应。“鞭梢效应”影响下,边坡台阶边沿的振动速度较大,但应力、应变较同高程台阶坡脚处的小,边沿部位的振动速度不适宜评价边坡的稳定性。     

大型地下厂房岩锚梁爆破安全控制标准研究

利用动力有限元数值模拟，研究爆破震动荷载作用下岩锚梁的动态响应特性，研究结果表明爆破震动作用下保证岩锚梁的安全关键在于防止岩锚梁与岩台黏结面被拉裂，应严格控制岩锚梁水平向质点峰值振动速度。结合龙滩水电站地下厂房开挖爆破震动对岩锚梁影响控制的工程实例分析，综合考虑岩锚梁的结构特点、混凝土的强度性能、强度随龄期的增长规律、岩锚梁与岩台黏结面的微观结构及强度等因素，探讨大型地下厂房岩锚梁龄期小于28d条件下进行下层岩体开挖的可行性及不同龄期的爆破安全质点振动速度控制标准。认为岩锚粱浇注后28d内，爆破安全振动速度可以按新浇混凝土的控制标准确定；龄期大于28d的岩锚梁，振动速度小超过7cm／s的控制标准有一定安全储备。     

爆破震动作用下的地下结构及围岩幅频特性

通过地下结构与围岩爆破震动频幅特性分析,围绕地下工程爆破地震效应现象产生与原因,就爆破震动观测与分析结果进行了解释与原因探讨。主要利用质点振动速度峰值和主振频率及次主频在药量和距离条件下的变化与分布关系,来阐述与解释围岩介质体中爆破地震波的传播规律以及地下结构与围岩爆破地震效应。     

土石方控制爆破及振动传播规律分析

针对土石方控制爆破及振动传播规律,结合工程实例,在简要阐述爆破振动产生机理的基础上,深入分析了爆破振动监测及安全控制的方法。研究表明,在土石方控制爆破过程中,建筑物爆破振动速度要远大于地面振动速度,存在明显的放大效应,放大系数随着距离的增加而逐步减低,在进行控制爆破设计时,应充分考虑放大效应。     

地下厂房岩壁吊车梁及邻近层爆破开挖施工技术的探讨

抽水蓄能电站岩壁吊车梁是整个地下厂房系统的关键部位,岩壁梁岩台爆破开挖成型效果直接影响梁体受力和运行。岩壁梁混凝土浇筑完成后,相邻部位爆破开挖过程中如何避免爆破对岩壁梁结构造成振动损伤是蓄能电站施工质量控制重点。文中以文登抽水蓄能电站为例,研究地下厂房岩壁梁及邻近层的爆破开挖中采用的光面爆破、梯段爆破、预裂爆破技术,进一步总结隧道爆破开挖超欠挖和振动速度控制技术,为类似工程提供参考。     

土石方控制爆破及振动传播规律分析

介绍了某工程大型土石方开挖的爆破参数选择、控制爆破方案和振动速度控制标准制定过程,阐述了爆破振动监测的流程和监测成果。对建筑物不同部位的爆破振动速度进行了对比和分析,提出了各不同部位的振动速度回归公式,并对建筑物顶部的振动放大效应进行了研究。认为建筑物顶部的爆破振动速度大于地面振动速度,存在放大效应,放大系数随比例距离增大而减小,进行控制爆破设计时应考虑放大效应的影响。     

相邻洞室爆破施工对已有洞室的影响

 爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是隧洞工程中的关键技术问题。新建隧洞在与已有隧洞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隧洞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洞群工程施工爆破的相互影响分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的围岩类别、洞室间距、岩体阻尼比、单响药量情况下爆破振动对邻近已有洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁振动速度允许值与隧洞衬砌在邻近爆破振动波作用下的动拉应力值,得出施工爆破洞室的最小间距及单响药量控制：III类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在15 kg以内;IV类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在12 kg以内;V类围岩、洞间距为(1.0～1.5)D时,单响药量应控制在10 kg以内。研究结果为实际工程的施工和设计提供了参考和依据。     

高速公路浅埋大跨度双跨连拱隧道爆破振动影响研究

沪蓉高速公路宜昌-恩施段修建在崇山峻岭之中,其桥隧长占路线总长的50％,为减少工程的投资,在部分地段将采用浅埋双跨连拱隧道的方案来实现桥隧的合理过渡。在小间距(5.5-25m)隧道过渡段,隧道爆破将对相邻隧道的稳定性造成较大影响。为确定合理的爆破装药量以确保相邻洞室围岩在爆破振动时的稳定性,应用有限差分法FLAC3D程序对钻爆法施工时爆破孔进行起爆加载,动态模拟了隧道在不同围岩特性条件下装药量大小对相邻洞室围岩关键点的影响程度,得到了爆破时围岩的振动速度历时曲线和围岩的破损情况,并提出了确保工程稳定的合理装药量,研究成果为工程的设计与施工提供了科学依据。     

天井山隧道开挖爆破振动现场监测与分析

开展了天井山隧道开挖爆破振动现场监测试验,在邻近隧道监测到的最大振动速度分别为0.11m/s和0.10m/s,其最大振动方向为垂直于隧道临空面的径向。监测结果表明,天井山隧道当前爆破开挖对邻近隧道的影响较小,可以保证邻近隧道的安全与稳定;研究表明,开挖爆破应力波在软弱破碎围岩中的传播明显受到削弱,设计规范偏于保守,施工中应因地制宜,在加强观测、保证安全的前提下,提高施工效率。     

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。     

隧道电子雷管爆破降振技术试验研究

 电子雷管是一种延期时间可以根据实际需要任意设定并精确实现发火延时的新型电能起爆器材,是近年来起爆器材领域里新进展之一,被称为爆破技术的一场革命。结合兰渝铁路的建设,在人和场隧道进行电子雷管降振试验、电子雷管与非电雷管联合降振试验,对隧道电子雷管爆破降振机制进行研究,优化隧道炮眼的延时时间,研究电子雷管与非电雷管的衔接方法,取得隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术和电子雷管与非电雷管联合降振技术。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺不变的情况下,爆破振动降低80%以上;在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低50%以上。隧道电子雷管与非电雷管联合降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低40%以上。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术的炮眼间延时间隔时间对隧道爆破的效果至关重要,炮眼间延时间隔时间过大,影响隧道的爆破进尺和岩石破碎效果;炮眼间延时间隔时间过小降振效果不明显,有时振动反而增大。隧道电子雷管降振技术,不但解决复杂环境下铁路隧道的施工问题,该技术也可在城市公路隧道中进行应用,已取得良好的社会和经济效益,对类似工程具有很好的指导意义。     

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。     

小净距隧道围岩的爆破振动影响规律研究

小净距隧道后行隧道爆破施工会引发相邻先行隧道围岩振动,振动强弱与隧道净距和单次炸药量相关,通过工程现场监测和数值模拟相结合的方式,对隧道净距的影响规律展开研究。结果表明,小净距隧道后行隧道掌子面起爆时,相邻先行隧道迎爆面拱腰处围岩爆破振动速度最大,最大振速随隧道净距的增大而不断减小,随单次炸药量的增大而增大。当Q/R³＜1×10^-3时,后行隧道掌子面爆破对先行隧道围岩的爆破振动影响可忽略不计。对先行隧道围岩最大振速进行萨道夫斯基公式拟合,得到小净距隧道相邻先行隧道Ⅲ级围岩最大振速预测方程中的场地系数K=8.73,衰减系数α=0.83。     

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。     

小净距隧道施工中减振技术研究

双洞小净距隧道中夹岩柱一般都比较小,因此后行洞爆破施工对先行洞有较明显的影响。本文介绍云(阳)-万(州)高速公路张家山隧道小净距段施工中,采用小循环进尺、分区开挖的台阶分部法和短台阶断面法开挖,并控制最大段装药量、段间隔时间、确定合理的爆破参数和对先行洞最不利部位振速监测等一系列爆破减振控制技术,保证了小净距段先行洞的安全和后行洞施工的顺利进行。