侧压力系数对海底隧道爆破效应影响数值分析

以拟建的某海底隧道工程为背景,采用FLAC对隧道掘进钻爆引起的震动效应进行了数值模拟。将爆破荷载以等效应力的方式加载于模拟炮孔之上,根据围岩类型和岩层覆盖厚度设计值选取典型的隧道断面进行模拟计算;提取出影响围岩稳定性的关键点位置的峰值振速及加速度值。数值模拟结果表明,各关键节点的振动速度、加速度均小于相应规范要求的临界值,因此选取的爆破参数满足爆破工程稳定性和安全性要求。同时,总结出侧压力系数对水平方向和垂直方向的振动效应的影响。     

上跨临近既有铁路隧道爆破振动控制响应效应研究

以兴泉铁路绿谷二号隧道上跨既有福厦铁路陈坝隧道工程为依托,进行隧道上跨施工对既有铁路隧道控制爆破的振动响应研究。根据不同的施工环境条件制定相应的开挖及控制爆破方案,计算得到不同围岩级别对应的距既有隧道最小斜距的爆破振动速度;然后对比现场试爆振动影响与简化计算方法得到的爆破振动速度,两者具有较好的一致性。最后采用三维有限元方法,得到2.0 m进尺条件下最大速度响应为1.66 cm/s,与计算及监测值较为接近,均满足爆破震动安全允许标准值的要求,验证了模型的准确性和可靠性。     

悬索桥锚碇隧道爆破开挖的围岩累积振动效应研究

 结合矮寨悬索桥锚碇隧道的爆破施工,通过围岩的声波测试得到围岩损伤度和松动圈范围在不同等级的爆破冲击荷载作用下的发育规律,探讨围岩累积损伤程度和振动速度之间的对应关系,以及引起岩体损伤度累计效应的阈值,较为完整地描述了爆破冲击荷载作用下围岩损伤度和松动圈的发展过程。在此基础上得出合理的爆破振动速度的控制指标。结果表明：锚碇隧道的爆破施工不但要控制单次爆破对围岩的扰动,更重要的是,应考虑围岩在频繁的近距离爆破作用下产生的累计振动效应并加以控制。爆破振动速度控制在3～6 cm/s时,最大围岩松动圈厚度约为2.3 m,围岩平均损伤度约为0.15。当测点处围岩的振动速度小于2 cm/s时,围岩的损伤度积累不明显,可视为爆破振动累积损伤阈值。     

重叠隧道爆破振动对相邻结构的影响

以某地铁工程区间近距离重叠隧道为背景，研究地铁区间隧道施工期间，爆破荷载对相邻隧道结构的影响。首先根据爆破振动加速度波确定爆破振动荷载，然后采用释放荷载方法模拟地铁隧道的开挖效应，确定初始应力场并通过对土一地铁结构体系进行模态分析，得到体系的振型和频率，以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式时间积分法，研究地铁区间近距离重叠隧道的动力响应。确定了在爆破振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力，得到地表的振动参数及其衰减值。得出的结论对设计和施工具有一定的指导意义。     

隧道爆破开挖数值分析研究

山岭隧道施工的常用方法是钻爆法,其关键技术是光面爆破。本文采用AUTODYN数值计算软件,对隧道IV级围岩全断面爆破开挖时的压应力场、爆破振动速度场进行了数值分析计算,根据数值分析计算结果,得出了相应的优化爆破设计的结论,从而达到隧道后期安全快速施工的目的,并为类似隧道工程爆破施工提供了较好的借鉴。     

爆破振动对既有隧道安全影响分析

在天长岭隧道施工过程中,确保临近既有隧道的安全,运用现场爆破监测技术对临近隧道的振动速度振动主频持续时间进行监控。通过爆破数据拟合,确定不同围岩下最佳炸药用量,使既有隧道振动速度符合规范要求,对于毫秒延迟爆破,用总药量拟合爆破振速方程更符合工程要求;由于工程地质复杂多变,隧道线性施工,不同地质情况下爆破振动频率不尽相同,仅对围岩等级相同的情况下分析不同爆心距与峰值振速下既有隧道拱脚处测点爆破振动主频预测,为工程临近隧道安全爆破提供参考。     

鹤上三车道小净距隧道爆破振动测试与分析

结合福州国际机场高速公路鹤上三车道小净距隧道工程实践,对小净距隧道中间岩柱在爆破荷载作用下的振动响应进行相关监测,分析振动波在不同级别围岩、不同监测位置的传播及分布规律。研究结果表明:隧道中间岩柱边墙部位振动速度大于拱脚部位,且随着围岩质量提高,振动速度差别逐渐减小;最大振动速度出现在迎爆侧边墙测点的径向方向,可将其作为爆破振动的控制速度;当隧道净距为6 m左右(约0.35B)时,爆破振动对中间岩柱的影响范围为爆破面前后10～20 m,且随围岩质量提高,影响范围相应减小;爆破面前方中间岩柱受爆破振动影响要大于爆破面后方岩体,施工中宜加强该部位监测;同时,宜严格控制爆破总药量和单段最大药量,且分段爆破时,爆破段差应不小于100 ms。该研究结论可为类似条件下小净距隧道的爆破控制和现场监测提供借鉴与参考。     

锚杆对应力波传播影响的有限元分析

为了获得隧道围岩中应力波的传播特性及支护结构锚杆对应力波传播的影响,通过对爆破荷载模式的分析,得到了的爆破荷载计算的改进模式,并计算了朝东岩隧道开挖中的Ⅳ围岩类型下的爆破荷载,并以爆破荷载为荷载输入,对隧道围岩无支护及有支护情况下的应力波传播特性进行了有限元数值模拟,分析结果表明:在近距离的波传播中,计算结果具有很好的规律性;锚杆对应力波的传播衰减作用明显,其关系可用指数函数来拟合;爆破荷载作用下围岩周边各点的速度是各不相同的,且相差比较大,建议在设计支护系统时,可采用不对称的支护系统。     

基于FLAC3D软件分析爆破施工对近接既有隧道安全的影响

为研究复杂地形地质下爆破施工对近接既有隧道安全的影响,以珠海市横琴新区环岛西路（西环隧道及西环隧道以南段）扩建改造工程为工程背景,基于FLAC3D软件建立数值模型,模拟爆破施工对隧道安全的影响。根据对数值计算结果的分析,得到以下结论：不同围岩等级对既有西环隧道的变形影响明显;新建辅道的施工工法有效控制既有西环隧道的应力影响;不同围岩等级对既有西环隧道的振动速度影响较为明显。     

爆破震动作用下公路隧道动力特性分析

基于小净间距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测，通过爆破震动作用隧道围岩与衬砌质点振动速度波频谱分析与质点振动速度幅值分布情况，对公路隧道混凝土衬砌及其围岩在爆破地震波作用下的力学性质特征进行论述，指导和优化爆破施工，为合理与有效保护隧道衬砌提供依据。     

海底隧道最小岩石覆盖厚度确定方法研究

目前国内正在修建或拟修建多条海底隧道,其最小岩石覆盖厚度是海底隧道纵断面线路设计的主要参数之一,将直接制约着海底隧道的安全和工程造价。为此,开展了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的确定方法和准则研究,并综合分析了各种不同方法确定的海底隧道最小岩石覆盖厚度对最终岩石覆盖厚度的权重影响。通过加权的方法得到了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的方法和原则。最后结合工程实例,应用上述方法,得到了宁波象山港海底隧道最小岩石覆盖厚度。     

基于地层加固的海底隧道极限顶板厚度确定方法

海底隧道顶板厚度直接关系到海底隧道工程的经济性和安全性,如何在地层加固条件下确定顶板厚度是海底隧道穿越不良地质体施工的关键问题之一。针对该问题,文章首先对国内外典型海底隧道突水事故进行分析,进一步阐明“极限顶板厚度”的物理意义,结合合理注浆加固参数与顶板厚度相互制约的特点提出极限顶板厚度确定方法,其核心为合理注浆加固参数和塑性区范围的确定方法;进而建立考虑渗流作用和超前加固的海底隧道围岩力学分析模型,基于对塑性区发展模式的分析,对海底隧道围岩进行弹塑性解析,在此基础上对加固参数的敏感性进行分析,以围岩位移最小和渗水量最低为目标,基于分层排序法提出海底隧道超前加固参数多目标优化方法,从而可确定最优极限顶板厚度值。将该方法应用于青岛胶州湾海底隧道工程,验证其合理性和可行性,可为海底隧道的规划选线和安全施工提供理论依据。     

厦门海底隧道的流固耦合分析

为了验证厦门海底隧道最小顶板厚度比设计厚度减小时隧道的稳定性。在厦门海底隧道轴线的地质剖面图上 ,选取了 4个典型剖面 ,根据设计方案 ,将隧道轴线高程比原设计升高 4m ,依据流固耦合理论 ,应用三维快速拉格朗日法进行数值分析。从隧道轴线升高 4m时 ,开挖后的应力分布、洞周位移、塑性区、孔隙水压力分布等结果 ,可以得出将设计方案的轴线位置升高后 ,隧道是稳定的。同时 ,得到一些对后续施工和其他工程有一定的指导意义的有益结论。     

基于风险系数的海底隧道纵断面确定方法

 提出海底隧道“极限顶板厚度”的概念,阐述其与“最小顶板厚度”和“合理顶板厚度”的区别与联系,并给出采取辅助施工措施条件下极限顶板厚度的确定方法。由于海底隧道纵断面的选取直接影响到隧道修建的安全性、经济性、技术适用性和环境影响等,因此在“极限顶板厚度”的基础上,从风险系数角度入手,考虑安全风险、技术风险、经济风险和环境影响风险在海底隧道纵断面评估过程中的影响作用,找出相应的致险因素;结合层次分析法,建立一套完整的海底隧道纵断面评估体系,为海底隧道纵断面的选线提供了有效的方法。最后,将这套评估方法应用于厦门翔安海底隧道,对拟取的3条纵断面进行综合评估,确定出最优纵断面,该方法可为今后国内海底隧道工程的规划选线提供一定的参考。     

海底隧道衬砌结构设计

 海底隧道围岩水通常具有稳定水位和充足补给,隧道结构受长期的水压力作用,衬砌计算中应首先确定水压力荷载大小,并综合考虑隧道涌水量的大小,由此对衬砌断面的拟定、衬砌类型的选择、衬砌结构安全性进行评价计算。正在建设的厦门翔安海底隧道衬砌结构设计时,通过不同防排水方式下衬砌背后水压力特征的模型试验表明,作用于全封闭衬砌上的水压力是不能折减的;根据陆域和海域不同地段预测全隧道涌水量,由于无法满足运营期间的排水,衬砌结构必须采用全封闭形式或限制排放形式;利用ANSYS有限元软件,根据外水压力大小与围岩压力组合下对不同的隧道衬砌断面进行对比分析计算,以得出结构受力最为经济合理的断面形式;并以此断面按荷载结构模式法进行全封闭衬砌结构计算。计算结果及建设的实际情况表明衬砌受力合理。     

潮汐对跨海峡隧道衬砌稳定性影响研究

 厦门海底隧道是我国目前修建的最长的海底隧道,隧道及两岸接线工程位于福建省厦门地区。该地区潮汐现象多样,水文条件复杂,历年最大潮差达6.92 m,多年平均潮差4.01 m,在计算过程中应该考虑潮汐的影响。利用厦门海洋工程勘测中心的海流监测数据,考虑潮汐荷载循环变化过程中衬砌的疲劳损伤过程,用有限元方法模拟分析应力渗流耦合作用下隧道潮汐荷载对隧道衬砌和围岩稳定性的影响,研究成果对海峡海底隧道修建工程有所借鉴。     

舟山灌门水道隧道最小岩石覆盖厚度研究

总结了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度常用的方法,并分析了各种方法的适用条件.基于大量弹塑性海底隧道稳定性数值分析,提出了最小岩石覆盖厚度的最小位移法判据.根据舟山灌门水道隧道地质勘察报告,选择海底深槽和钻孔位置5个控制性分析断面.分别依据上述各种方法确定了舟山灌门水道隧道拱顶曲线,最后给出了各个分析断面的最小岩石覆盖厚度建议值.     

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。     

某海底隧道岩石覆盖厚度及选线方案优化研究

通过对国内外海峡海底隧道的调研分析,归纳得到三种确定最小岩石覆盖厚度的方法-挪威经验公式法、日本最小涌水量预测法以及国内顶水采煤经验法.利用上述三种方法,对象山港某海底隧道的最小岩石覆盖层厚度进行工程类比.综合考虑三种方法的分析结果,结合隧道地质条件,获得最优的岩石覆盖厚度.结合隧道海底的地形及地质条件,选择一个剖面作为控制剖面,根据隧道的设计坡度分别得到隧道底板线的位置及各个剖面在设计坡度下的岩石覆盖厚度,并与工程类比厚度比较.分析比较结果,调整隧道底板线部分的坡度,使得隧道在满足安全的条件下,得到最短的隧道线路,决定该海底隧道的最优选线方案.