复杂地质条件下地铁隧道下穿建筑物减振爆破技术

为了解决复杂地质条件下地铁隧道爆破施工对下穿建筑物时爆破振动安全问题,以青岛地铁3号线一期工程万年泉路站～李村站区间隧道下穿万隆商厦为工程实例,采用优化的掏槽型式、爆破参数及装药结构,利用在砂岩交界面打设减振空孔,增加爆破自由面,结合毫秒雷管和孔外延时起爆网路技术,对地表建筑物爆破振动进行实时监测。结果表明：在地铁隧道下穿建筑物爆破施工期间,地表建筑物爆破振速成功地控制在1.5 cm/s以内,满足施工安全和进度要求,取得了良好的经济、社会和环境效益,对今后类似复杂地质条件下城市地铁隧道下穿建筑物爆破施工具有一定的借鉴意义。     

下穿隧道掘进爆破地表振动波传播规律

为解决新建隧道下穿既有村庄爆破施工的安全难题,运用理论分析和现场监测手段,针对新建隧道爆破振动荷载作用下地表建筑物的振动响应及振动波衰减规律进行深入研究。结果表明：爆破振动传播规律受地质条件和测试方位的影响较大,3个方向的振动信号分别用萨道夫斯基公式进行回归分析,拟合效果良好,其中垂直方向振动信号拟合出的场地系数k值偏大,衰减指数α值偏小;频率对爆破振动强度存在不可忽略的影响,构建考虑频率影响的振速预测模型更符合实际,并给出下穿隧道掘进爆破的损伤范围为R≤42.6 m。     

罗河铁矿井下爆破振动对地表环境影响的监测与预测

为了研究罗河铁矿井下爆破振动对地表建筑物的影响,根据该矿的地表环境、爆破参数和爆破振动安全允许标准,采用NUBOX-6016振动监测仪,TP3V-4.5三维速度传感器和BM View软件对地表振动速度和频率进行两次监测。第一次3个点布置在地表离爆点为600 m、650 m、700 m的地方;第二次2个点布置在地表措施井和村庄附近。通过径、切、垂向的监测数据计算出最大合速度为0.757 cm/s,振动频率在30 Hz左右,远小于爆破安全规程所允许范围,得出该矿的爆破振动对地表的建筑物没有破坏作用。根据萨道夫斯基经验公式,用一元回归分析计算出三维方向相应K、α值,得出了三个方向的爆破振动速度预测公式,利用该公式可对今后地表建筑物的安全性进行预测,且为条件类似矿山爆破安全生产提供指导。     

下穿地铁隧道爆破振动作用下给水管道动力响应特性研究

为研究下穿地铁隧道开挖过程爆破振动作用下埋地供水管道的动力响应特性,以青岛地铁3号线岭-清段的下穿给水管道隧道爆破工程为例,采用LS-DYNA数值模拟方法进行爆破动力响应计算分析,结合现场对管道正上方地表振动速度监测结果,验证分析了数值模型的可靠性。基于动力数值计算结果,分析了爆破振动作用下管道振动速度及有效应力分布特征,研究了下穿地铁隧道爆破振动作用下给水管道动力响应特性,其中,管道纵向方向上,爆源所在位置管道截面振动速度与有效应力最大,截面环向上,振动速度与有效应力呈现出底部最大,中部次之,顶部最小的规律,同时建立了管道有效应力以及管道正上方地表振动速度函数关系。结合断裂力学理论,确定爆破振动作用下给水钢筋混凝土管的极限动态抗拉强度,其值为2.01 MPa,提出确保管道安全的地表振动速度控制阈值3.32 cm/s。     

频繁爆破振动作用下砖混结构安全控制标准研究

考虑建筑物受爆破振动的安全控制标准不应忽略爆破振动循环往复的影响，基于结构爆破振动累积损伤理论，将结构受爆破振动时各部位都处于弹性变形阶段的临界峰值振速作为频繁爆破振动作用下建筑物的安全控制标准，采用数值模拟的分析方法，研究频繁爆破振动作用下砖混结构的受损规律和安全控制标准的取值范围。针对设定的特定材料参数及模型条件，计算得到完整砖混结构临界峰值振速为0.67 cm/s,应力集中的部位出现了拉伸损伤，因此建议对于砖混结构这类抗震能力较弱的建筑物来说，其频繁爆破振动作用下的安全控制标准的取值范围可按现行爆破安全规程中对一般民用建筑物爆破振动安全允许标准按最不利频率设定的下限值再乘以一个折减系数来取值，折减系数可根据情况取0.45～0.55。考虑受损结构在频繁爆破振动作用下的安全控制标准时，应综合考虑建筑物的实际受损情况，采用不导致裂缝扩展的临界峰值振速和确保结构各部位都处于弹性变形阶段的临界峰值振速中的较小值作为振动安全控制标准。     

强地表冲击荷载下矩形地下混凝土结构振动安全性评价方法EI北大核心CSCD

混凝土地下结构广泛应用于工程实际,但其在地表强冲击荷载下的振动安全评价方法有待完善。本文归纳总结已有国内外振动安全评价方法,基于已有的数值方法,进行关键影响因素的参数分析,包括冲击块体积、高度、数量、位置以及地下结构形式和埋深,建议了不同场地类别条件下矩形混凝土地下结构简单实用振动安全评价方法。研究结果表明:不同规范对地下结构振动安全的评价指标存在较大差异,且大多基于爆破工程或大量的实测数据统计,缺乏理论依据;场地土类别对地下结构振动安全具有显著的影响,因此必须依据场地土类别建议对应的地下结构振动安全阈值;地下结构振动速度与对应地表点的振动速度具有较好的线性关系,因此不便于获取地下结构振动速度时,可采用对应地表点的振动速度进行安全评价。     

热力隧道下穿地面建筑物的安全评价与对策

热力隧道必须在确保地表建筑物的安全与正常使用的基础进行施工,然而在开挖过程中,常常会造成过大的地表沉降,导致建筑物的开裂、沉降甚至倾斜,从而威胁到了建筑物的安全使用。本文在总结前人研究的基础上,以北京市的地层情况及热力隧道开挖为例,对热力隧道下穿地面建筑物的安全评价与对策这一问题做了简要分析。     

地铁隧道爆破施工下穿地表建筑物的减振技术研究

城市地铁区间隧道爆破施工中面临的一个重要问题就是降低爆破振动对临近地表建筑物的影响。青岛地铁一期工程03号线03标段下穿建筑物时,为了确保距隧道拱顶5~8 m的地表建筑物安全,采用了大中空孔直眼掏槽技术、一次起爆分部延时爆破、浅孔多眼等技术,将地表建筑物最大垂直振速控制在国标允许范围之内,隧道通过后地表建筑物完好无损。并在施工中解决了大断面隧道爆破施工导爆管雷管段数不能满足施工要求、分断面施工不能同时实施爆破作业,施工效率低下的问题,既保证了工程施工安全又满足了进度要求。     

爆炸荷载下六层框架结构建筑爆破拆除数值模拟

为了进一步提高数值模拟技术在建筑物爆破拆除应用上的准确性,采用分离式共节点钢筋混凝土模型,在切口部位保留混凝土单元改为施加爆炸荷载,对六层框架结构建筑在爆炸荷载下的爆破拆除过程进行了数值模拟。模拟结果表明:对混凝土和钢筋单元的受力过程进行分析,分离式共节点模型可以体现混凝土和钢筋材料的力学性能差异;切口部位保留混凝土单元改为施加爆炸荷载,结构在起爆瞬间会有一个向上的冲击力,同时结构触地振动更接近于工程实际,因此对切口部位爆炸荷载的施加在结构爆破拆除数值模拟中的影响有必要进行研究。研究表明在结构爆破拆除数值模拟中施加爆炸荷载,能更真实的模拟建筑物爆破拆除倒塌过程,更好的辅助指导框架结构爆破拆除设计。     

露天矿山爆破对混凝土工程的振动影响监测分析

露天采矿爆破地震效应,直接关系到水工建筑物混凝土施工质量和结构安全。在浙江东部沿海某围垦工程中,通过实测振动速度结合混凝土浇注龄期评价了爆破振动对水闸工程的影响,并采用回归分析计算场地系数和衰减指数,进而预测了质点振动安全允许速度对应的炸药量。爆破振动监测与分析表明,爆破振动效应研究及炸药量预测对水工建筑物的质量安全评价具有重要意义。     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9²5Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究

首先分析了建筑结构的爆破地震安全判据的不足和爆破地震与天然地震的特点,然后详细地分析了爆破参量对爆破地震波反应谱的影响和爆破地震频率对建筑结构破坏的影响,并着重分析了建筑结构对爆破地震波主频率的响应特性和爆破地震波主频率的特性及一般规律,最后提出了今后进行建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究和爆破地震作用下建筑结构的安全程度评价研究的建议.     

爆破振动安全判据研究综述

简要回顾了国内外爆破振动安全判据的发展历程,综合分析了岩石高边坡和地下洞室围岩的爆破振动破坏机理、动力稳定性评价方法和爆破振动对新浇混凝土影响等方面的研究现状与进展,介绍了国内矿山、水电及核电行业采用的有关建(构)筑物、岩石高边坡、地下洞室围岩、基岩以及新浇混凝土的主要爆破振动安全判据标准,并与国外相关标准进行比较。分析讨论了以往爆破振动破坏机理研究中存在的问题以及现有爆破安全判据中的不足,如未对爆破地震波作用下岩体中波的传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机理加以区分,现有爆破振动安全判据中未对振动频率和持续时间的影响加以考虑等。     

爆破振动影响安全评价定量分析研究与应用

以爆破振动对周边设施的安全影响为例,依据国家有关行业技术标准,通过大量的现场监测、检测及损伤普查,探讨爆破振动安全影响分级标准和相应的建筑物抗震能力分类标准,并以影响度的概念标定建筑物的受损程度。在此基础上,结合应用实例,验证了工程振动扰动定量风险分析方法的正确性,为科学、系统、有针对性地制定安全管理对策和监控技术指标提供技术支持。     

高层框架楼房单向折叠爆破拆除

以哈尔滨市一座17层框架-剪力墙结构楼房的成功爆破拆除为例,介绍在复杂环境下,由于高层框架楼房倒塌距离受限,运用单向折叠控制爆破技术,有效控制高大楼房倒塌范围和实现最佳解体破碎效果的方法和措施,同时介绍有效控制高层楼房爆破飞石、爆破振动和塌落振动的具体方法和措施。重点剖析了爆破切口部位、角度、起爆顺序、起爆延时时间等因素对高大楼房倒塌距离产生的影响,为复杂环境下对高大框架-剪力墙结构楼房实施单向折叠倒塌爆破提供参考。     

高层框架楼房单向折叠爆破拆除

以哈尔滨市一座17层框架-剪力墙结构楼房的成功爆破拆除为例,介绍在复杂环境下,由于高层框架楼房倒塌距离受限,运用单向折叠控制爆破技术,有效控制高大楼房倒塌范围和实现最佳解体破碎效果的方法和措施,同时介绍有效控制高层楼房爆破飞石、爆破振动和塌落振动的具体方法和措施。重点剖析了爆破切口部位、角度、起爆顺序、起爆延时时间等因素对高大楼房倒塌距离产生的影响,为复杂环境下对高大框架-剪力墙结构楼房实施单向折叠倒塌爆破提供参考。     

泽雅水库导流洞混凝土堵头爆破拆除设计及振动影响

邻近建构筑物爆破中振动控制对爆破设计有较高要求。以泽雅水库导流洞改建泄洪放空洞工程为例,研究了面板堆石坝坝肩正下方的导流洞混凝土堵头爆破拆除方案及振动影响。基于短进尺、多循环的爆破设计理念,提出了断面分上下两部分分部开挖的爆破拆除方案及最大孔深为1.0 m的初步钻爆参数,并通过现场爆破试验确定了最大孔深可加大到1.5 m的钻爆设计参数。爆破施工过程中的爆破振动跟踪监测结果表明,混凝土堵头爆破拆除未影响水库大坝及其他建构筑物的安全。     

城市复杂环境下基坑爆破降振及振动监测

以某市地下人防工程基坑爆破为例,介绍了城市复杂环境下基坑爆破开挖技术。通过优化爆破网路、布置减振孔、设置减振爆区等减振措施成功控制了爆破振动对周边被保护建筑的危害。爆破振动监测结果表明,对于高层框架式结构建筑物,爆破振动信号中的高频成分比低频成分更易于衰减;并且楼房顶层振动速度、振动持时及主频率等特征参数均低于底层,可以为相关爆破工程提供参考。     

基于反应谱分析的建(构)筑物爆破振动响应安全评估方法研究

利用大量爆破振动实际监测数据,对爆破振动速度反应谱谱面积SR与爆破地震波信号各特征量进行了关联分析,研究了SR对建筑结构振动损伤的影响和关联。研究发现SR值能较全面地反映爆破振动的综合作用效果,以及结构动力特性对结构振动破坏的影响。根据研究结果,提出了用SR作为爆破振动安全评估特征值的爆破地震效应评估新方法。132组爆破振动数据的计算与分析表明,SR>5.5时爆破地震波将对一般民房结构产生破坏的概率显著增加,可将[SR2]≤5.5作为二类建(构)筑物爆破振动破坏安全判据标准的补充。在此研究的基础上,通过引入建(构)筑物爆破振动反应谱安全系数Prs的概念,初步建立了以SR为特征值,考虑爆破振动综合作用效应和结构振动特性的爆破振动安全统一判据。