横通道爆破施工条件下水平耦联隧道动力响应研究

为研究横通道施工爆破荷载作用下大跨小净距耦联隧道的动力响应规律，依托广州市黄埔区一新建隧道与既有隧道间车行横通道的爆破掘进施工，建立了等效爆破荷载作用下既有隧道动力响应分析的三维有限元计算模型，分析了既有隧道的动力响应规律并进一步确定了当前施工参数下横通道爆破作业面距既有隧道的安全距离阈值。研究结果表明：既有隧道迎爆侧下拱腰区域为主要的振动响应区，衬砌最大振速与最大拉应力均位于该区域内，且衬砌振速主要以水平径向(沿横通道轴线方向)振速为主，施工时可以该位置的水平振速监测值作为横通道爆破施工影响的评价指标；横通道爆破荷载下既有隧道衬砌动应力分布规律及其发展趋势与振速基本一致，且两者具有良好的线性正相关性；既有隧道衬砌峰值振速与开挖面距该隧道距离呈良好的负幂指数关系，基于其拟合关系，建议在横通道掌子面距既有隧道衬砌10 m左右时就应对爆破施工参数进行优化与降级，避免影响既有衬砌的结构安全。     

复合式中墙无导洞连拱隧道爆破振动影响研究

为探究不同爆破方案条件对隧道结构的影响，保证施工安全，以某短隧道为例，采用 ＬＳ－ＤＹＮＡ 显式动力数值模拟方法，分析了不同爆破施工方案条件下后行洞对先行洞的影响规律。结果表明:上台阶 不同进尺爆破引起垂直中墙方向的振速最大，内圈及周边爆破段大于掏槽及辅助段，迎爆侧振速明显大于 背爆侧；沿隧道轴线方向，对应爆破掌子面前方未开挖处的振速大于后方已开挖处的振速，后方振速衰减 速率大于前方；上下台阶进尺爆破药量相差不大的情况下，上台阶爆破引起临近隧道中墙以上测点振速大 于下台阶，下台阶对拱脚及仰拱测点影响较大。此研究结果对类似工程具有一定的指导意义和参考价值。     

隧道爆破对临近特高压铁塔影响研究

为研究杭温铁路郎家畈隧道爆破施工对附近3座既有特高压电力铁塔的影响,在分析其施工重难点的基础上,以铁塔与爆源直线距离最近、单响炸药量最大为最不利工况,对隧道爆破引起的电力铁塔振动进行现场监测,并基于有限元软件Midas/GTS建立二维模型,运用时程分析法分析电力铁塔的最大振速、位移和应力。研究结果表明：爆心距越小,铁塔塔基振速呈非线性增加;铁塔越高,倾斜率越大;3座铁塔最大应力均出现在塔基处,但满足规范限值要求,说明实际炸药量控制合理;数值模拟结果与现场监测结果较为相近,研究结果可为实际工程提供参考依据。     

危岩体爆破参数敏感度分析及爆破振动安全判据

在爆破开挖施工过程中,产生的爆破地震波会对周边危岩体稳定产生不利影响。为分析爆破参数对倾倒式危岩体稳定性的影响,以白岩山隧道工程为例建立了工程地质模型并进行分析计算,提出了时程分析法的危岩体爆破振动安全判据及基于一维应力波理论的危岩体爆破振动判据的计算方法。分析结果表明：危岩体的动力稳定性安全系数受爆破最大单响药量和爆心距的影响,当危岩体尺寸超过了爆破地震波的波长时,则要考虑爆破振动频率衰减效应和相位差;经过对两种判据方法分析比较,建议白岩山隧道危岩区最大允许振速按照［V］=0.57 cm/s进行控制。研究成果对类似工程优化爆破和危岩区防震减灾具有重要参考价值。     

隧道爆破开挖中支护与爆破面的安全距离研究

依托深圳地铁12号线洲石路过街隧道工程,通过数值模拟,模拟浅埋双层隧道爆破开挖过程,研究与爆破面不同距离处的混凝土支护结构的质点峰值振速变化规律,得出在不同爆破参数下,混凝土支护施作面与爆破掌子面的安全距离。研究结果表明:掌子面爆破后,混凝土初期支护的振速在短时间内达到峰值,随后开始衰减。上断面爆破进尺分别为1m和1.5m时,初期支护与爆破面的安全距离分别为7.5m和9m。下断面爆破进尺分别为1.5m和3m时,初期支护与爆破面的安全距离分别为2.2m和5.2m。以此作为爆破安全指标,对实际工程中爆破安全性进行评价。     

基于边坡稳定性的临界损伤质点峰值速度研究

为研究岩体爆破载荷作用下炮孔及边坡潜在滑动面近区的损伤特性,利用有限元强度折减法确定静载下边坡的折减滑动面,并基于此建立边坡的弹塑性本构模型进行数值模拟。将数值模拟结果与经典判据进行比较分析,确定不同损伤速度阈值下对应的爆心距及岩体破碎状态。同时基于边坡爆破数值模拟结果,探究有潜在滑动面的边坡岩体爆破时损伤、爆心距、质点峰值振动速度(v_PP)及岩石动态抗拉强度之间的关系,并分别通过经典判据、最大拉应力准则的v_PP判据和拉应力峰值与v_PP统计关系得到3个v_PP阈值,发现最大拉应力准则的v_PP判据获得的损伤阈值误差最大。此关系在实际工程中可对已有的基于最大拉应力准则的v_PP判据作出修正。     

公路隧道光面爆破围岩振动衰减规律

为了获得隧道围岩在爆破荷载作用下的振动效应,运用有限元软件ADINA建立隧道计算模型,通过加载简化的三角形等效爆破荷载,模拟了青山隧道Ⅲ类围岩段在单循环进尺为2 m、2.5 m和3 m三种情况下的爆破振动效应,得到了隧道拱顶、拱脚和边墙部位围岩的振动衰减规律。计算结果表明:围岩质点的峰值振速随着与开挖轮廓面距离的增大先急剧衰减后平缓衰减,开挖进尺越大,围岩受到的扰动越大。最后通过满足规范的安全质点振动速度来确定三种开挖进尺条件下的最大段药量大小,为类似隧道钻爆设计的合理性提供参考。更多还原     

水工隧洞爆破施工对边坡影响的数值分析

水工隧洞爆破开挖的振动波不仅会造成洞身岩体变形,还会继续传播影响邻近边坡。采用数值模拟方法,以在建工程为例,研究爆破振动对边坡不同部位的应力应变影响。结果表明,初爆瞬间动力荷载沿圆周作用于隧洞周壁面并向外扩散,当压应力波扩散至坡面后发生反射并形成拉应力波,拉应力区范围先增后减。在爆破过程中,边坡中各部位应力值呈现先增后减的特征,且坡面的位移较坡脚更大。通过振动效应分析发现,无论在边坡坡脚或坡顶,振速峰值随着距坡脚和坡肩距离增大而减小,振动频率则反之,同时坡顶振速明显大于坡脚。     

新建隧道爆破施工对临近既有隧道的稳定性影响分析

新建隧道的爆破施工对邻近既有隧道稳定性的影响是现阶段的研究热点和难点之一。基于阳明山新建隧道上跨和并行于既有赣瑞龙铁路阳明山隧道的两种工况下既而对新建隧道爆破施工条件对临近既有隧道的稳定性进行分析。在精准设计爆破点位条件下,通过现场监测既有隧道的爆破振速、沉降量以及应力变化与ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ有限元动力学模型的计算结果和理论计算值进行对比研究,分析在该条件下既有隧道的动力学响应规律和应力－应变特征。研究结果表明:新建隧道爆破施工所产生的振动速度与邻近既有隧道的应力、应变以及沉降值均在理论计算所给出的安全允许范围内;模型计算结果更接近于现场监测值,且小于理论计算值,该模型能够较好的实现立体交叉和并行隧道爆破施工对既有隧道稳定性影响的精确模拟,因此该模型具有极高的实用性和准确性。     

地铁隧道TBM施工围岩振动效应的数值分析

为分析TBM施工地铁隧道引起的围岩振动效应及其影响,通过数值模拟并结合频谱分析方法,获得地表以及围岩振动的振速峰值和主振频率参数,分析不同掘进速度下TBM施工振动在地表和围岩中的分布,参考爆破安全规程给出的安全允许质点振动速度限值,评估振动影响范围。结果表明:在隧道轴线两侧6D(D为隧道直径)范围内TBM施工振动影响明显,超过6D范围后振动幅值较小,为振动微影响区;随着刀盘掘进速度降低,振速峰值减小,但二者不是线性关系;地表质点振动的主振频率一般在10～25　Hz范围,受掘进速度的影响不明显。     

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。     

粉煤灰坝填筑压重和振动对下卧输水隧洞的影响

陕西一电厂的粉煤灰库区下部基岩内埋设有邻近水库的3#输水隧洞,隧洞已建成且埋深较浅.粉煤灰坝填筑过程中的压重及碾压振动会引起下卧输水隧洞衬砌结构的围岩压力发生变化,从而对隧洞衬砌结构的安全造成威胁,需要评估.为此,利用ADINA建立隧洞衬砌结构的静、动力分析模型,分析粉煤灰坝填筑过程中的静力荷载作用及灰土、初期坝和各级...     

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。     

复杂条件下隧道爆破施工技术方案研究

为研究复杂条件下隧道开挖的爆破技术与爆破安全问题,通过理论计算并以在实际工程中验证,对爆破的方案、减震技术以及具体爆破施工设计进行了详细研究。以某隧道工程为例,制定了该隧道的爆破施工技术方案,选择合适的爆破材料、炮眼直径、深度及掏槽方式;科学合理地确定循环进尺、炮孔深度、掏槽方式、炸药单耗、填塞长度等爆破参数。通过计算研究,给出了光面爆破炮眼具体装药量,并将三种开挖工况下最大单段爆破震动速度值控制在安全范围以内。通过综合应用减震掏槽、毫秒延时爆破、水压光面爆破、设置减震干扰孔等减震技术,有效地减轻爆破震动效应,确保了隧道施工任务的顺利完成。研究所得成果为复杂条件下隧道的爆破设计和施工提供可借鉴的工程经验。     

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。     

隧洞混凝土衬砌施工方法的改进

杨房沟水电站某灌溉隧洞工程由于规模小,施工工期短,质量要求高,且施工作业面交叉干扰大,若采用常规台车施工方法进行施工,不利于成本及进度、质量控制。为了提高该灌溉隧洞衬砌施工质量、施工进度等,根据该项目的结构特点和现场实际情况,对某隧洞衬砌混凝土施工工艺进行了改进,在进行隧洞衬砌时采用翻模抹面进行底拱混凝土浇筑,利用钢管脚手架配置模板进行边顶拱混凝土浇筑。结果表明,通过本施工方法进行现场组织、设计及协调,有效改善了圆形断面隧洞混凝土衬砌施工质量,提高了施工效率,节约了施工成本。     

高地温水工隧洞围岩喷层结构承载特性研究

为研究水工隧洞在高地温复杂环境下喷层结构的受力特性,以新疆某高地温引水隧洞为依托,采用理论分析和数值模拟的方法,对高地温引水隧洞喷层结构的受力特性进行了研究,并分析了线膨胀系数、围岩不同深度温差以及地应力水平侧压力系数对隧洞喷层结构受力特性的影响。由计算结果可知:在高地温情况下,理论计算的径向压应力最大值为2.07 MPa,环向压应力最大值为35.37 MPa;数值模拟的径向压应力最大值为4.36 MPa,环向压应力最大值为34.37 MPa。通过对比发现:理论计算的径向位移最大值为1.2 mm,环向位移最大值为0.75 mm;数值模拟的径向位移最大值为2.1 mm,环向位移最大值为0.95 mm。数值模拟的结果表明:隧洞围岩喷层结构承受的应力随着线膨胀系数增加会增大;喷层的拱顶与拱底处承受的环向应力随着温差的增加会增大,喷层的拱腰处承受的环向应力随着温差的增加会减小;喷层结构承受的应力随着地应力水平侧压力系数的增加会增大。     

深埋隧道侧穿采空区施工安全距离及能量演化机制

为确保近接采空区隧道工程的施工与运营安全,基于动力数值分析,并通过FISH语言编程对FLAC3D数值模拟软件进行二次开发,以实际工程为依托,分析讨论了深埋隧道侧穿采空区施工安全距离及能量演化机制.研究结果表明:依据隧道侧穿采空区的不同安全距离,隧道结构安全区域分为危险区、影响区和安全区;累积应力水平能量和应力比之间的曲...