水平砂泥岩地层隧道爆破振动效应研究

为了研究水平砂泥岩地层隧道爆破振动效应,以段家坪隧道为例,采用数值模拟,对拱顶、拱肩、拱腰和拱脚的振速和应力以及节理对应力波传播的影响规律进行分析,将数值模拟和现场爆破振动数据进行对比。结果表明:拱顶处的振速和应力最大;随着岩体中水平岩体层数的增加,K值减小,α值增大;水平层状岩体模型中,节理两侧的振速与应力衰减幅度较均质模型中大;由于实际隧道围岩并不是均质的,现场监测振速数据拟合出的振动波衰减指数α偏大。     

节理岩体爆破振动传播衰减规律相似模型试验研究

节理对于爆破振动传播衰减规律具有显著的影响,相关研究对于爆破振动控制具有重要意义。采用水泥石膏材料制作岩石相似模型试件,采用云母片模拟充填节理,以单发雷管作为爆源产生爆破振动信号,采用TC-4850监测入射波与出射波爆破振动速度。测试了选用的水泥石膏材料配方的力学性能,包括单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角,测得的力学参数与石灰石的相似比约为20。试验中设置的条件包括：1～3条节理三种节理数量条件,20°、40°、60°三种节理倾角条件。基于试验的入射波与出射波振动数据,对比分析了不同条件下爆破振动的强度与衰减率的变化情况,试验结果表明：相比完整模型爆破振速数据,节理前方入射波区域存在爆破振动的放大现象,节理后方的出射波区域存在爆破振动衰减的增大现象;爆破振速衰减随着节理数量的增大而增大但是增幅较小;爆破振速衰减随着节理倾角的增大而减小且变化幅度显著;水平轴向与垂直方向的爆破振速变化具有相同的规律与一致的变化幅值。     

隧道掘进爆破振动在地表及上部岩体传播特征?

为了解隧道掘进爆破振动信号在地表及上部岩体内传播的特征,以鹤大高速小沟隧道掘进爆破为工程背景进行研究。对地表部分,现场监测后利用小波包分析对监测数据进行信号去噪重构处理,对得到的纯净信号进行时频分析及能量分布研究,进而得出振动信号沿地表的频率分布规律及能量衰减规律。对上部岩体,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,提取关键点振速,分析得出开挖与未开挖两侧振动信号在隧道上部岩体内传播过程中的质点振速与能量衰减规律。为隧道爆破掘进动力响应研究、爆破震害评估和爆破设计的改进提供依据。     

邻近高陡边坡采矿爆破振动规律及边坡稳定性分析

对邻近高陡边坡的矿产资源进行回采,需要保证高陡边坡的稳定性。为研究回采时的爆破振动规律及边坡稳定性,通过爆破振动测试仪对矿山边坡建筑物的主振频率及质点振动速度进行采集,并对采集数据进行回归分析,得到该边坡爆破振动衰减规律。同时使用Geo-studio软件对高陡边坡下矿体开采对边坡稳定性的影响进行数值模拟,得到不同开采阶段边坡的稳定性。研究结果表明：爆破振动质点振速在水平径向方向振速最大,所有振速均在安全范围内,对边坡上的建筑设施无破坏性影响。数值模拟结果表明矿体开采过程中边坡均为安全Ⅰ级,均处在稳定状态,可使用现有采矿工艺对高陡边坡下矿体进行开采。     

钻爆法隧道原位扩建的振动效应分析与爆破方案比选

以福州市马尾隧道扩建工程为依托,通过精细化数值模拟对掏槽/无掏槽爆破方案进行比选。将延时爆破荷载逐段施加在各排孔段位的爆破轮廓线上,研究了扩建爆破时邻洞衬砌的振动效应和传播路径上的衰减规律。数值模拟结果表明：邻洞背爆侧振速远远小于迎爆侧(平均降幅为68.7%);迎爆侧衬砌振速峰值总体呈现为上大下小;爆破振动在岩体中的水平传播中呈对数衰减,尤其是空洞的存在显著降低了爆破振动效应。将优化后的无掏槽爆破方案应用于工程实践,并对爆破振动进行跟踪监测,与数值结果较为吻合,且均在安全阈值之内。优化无掏槽方案较好地利用了既有空洞和重力作用,单耗低振动轻,宜作为隧道扩建工程的爆破首选方案。     

爆炸荷载下岩质边坡动力响应规律研究

为研究爆炸荷载作用下边坡岩体的动力响应变化规律,基于背景工程结合岩质边坡下部台阶爆破开挖进行现场振动监测,建立了岩质边坡动力响应数值计算模型,系统分析了边坡岩体质点峰值振速、应力场及位移场的变化和分布规律。结果显示:边坡坡顶处,质点峰值振速均随爆心距增大而衰减,且衰减速率随爆心距增加逐渐减小;边坡坡面上,相邻台阶上存在高程放大效应现象,局部放大系数达1.50;同一台阶外缘"鞭梢效应"显著,靠近爆源处台阶外缘质点峰值振速放大系数为1.46,"鞭梢效应"随高程增加逐渐减弱;台阶边坡坡脚处应力集中明显,坡形骤变对应力波动影响较大,受"鞭梢效应"影响,边坡台阶上质点峰值振速最大值与应力最大值出现位置无相关性。     

节理走向角度对爆炸应力波传播影响的试验研究

自然岩体多为含有节理裂隙等地质结构面的不连续介质。大量的经验表明,岩体的这种不连续性对爆破工程中爆炸应力波的传播及岩石的破坏范围与程度都具有重要影响。为了研究节理走向角度对爆炸应力波传播的影响,分别对含不同走向角度节理岩体的声波速度与爆炸应力波通过节理时振幅的衰减进行了试验研究。首先对含不同走向角度的层状节理岩石试件进行了声波波速测试,结果表明含节理岩石试件的声波速度与完整试件相比都有不同程度的衰减,且衰减程度随节理与声波传播方向夹角的增大呈线性减小关系。其次,通过对司家营铁矿现场24次台阶爆破试验,发现应力波通过节理时,振幅的衰减程度随节理走向角角度的增大呈先减小后增大变化,当走向角度为90°时,应力波振幅的衰减最小。     

地铁隧道爆破振动对地面的影响规律研究

为控制地铁爆破开挖引起的振动对地表建筑物的影响,需要探明爆破振动传播至地表过程中的衰减规律。通过中深孔爆破法进行现场试验,试验孔装药量对应实际工程中单段药量,模拟大连地铁1号线隧道爆破掘进作业,采用钻孔监测与地表监测相结合的方法,分别在地表和地表以下1.5 m,7.5 m和15 m深的孔内安置监测点,监测爆破振动在不同深度的质点振速。同时,利用FLAC3D软件对现场试验中各观测点质点振速峰值进行数值计算,分别采集试验与数值模拟的质点振速峰值,并通过萨道夫斯基经验公式进行回归分析。结果表明:地下爆破振速的监测结果较地表小,振速峰值约为地面的50%~64%;对比萨道夫斯基公式反算的振速与数值模拟计算结果,数值模拟得到的质点振速与实测结果更接近,可以通过数值模拟结果对萨道夫斯基公式进行修正以提高预测精度。     

台阶爆破质点振速的高程效应研究

为了研究台阶爆破振动高程效应,采用NUBOX-6016对露天矿山爆破现场质点振动速度进行长时间监测。通过监测数据的对比分析发现,在正高差地形下,质点振速多表现为先衰减后放大的高程效应,而在负高差地形下,质点振速多表现为先放大后衰减的现象。研究结果表明:正高差边坡在爆破振动载荷作用下产生"鞭梢效应",使台阶突出部位岩体发生显著的高程放大效应;负高差边坡易使入、反射波叠加发生"坡面效应",导致振动速度局部放大。地震波的绕射对高程效应产生了重要影响,绕射叠加放大现象跟边坡形状及与爆区的相对位置有关。     

爆破振动对岩质边坡累积损伤影响实验研究

通过观测同一地点岩体多次爆破前、后岩体的声速以及爆破振动速度峰值变化规律,由声速测试结合爆破振动测试数据结果计算出岩体损伤系数,实测数据的对比和计算结果表明:在多次爆破振动损伤累积的条件下,爆破振速随岩体的声速呈指数关系衰减.并由声速测试结果确定了边坡在爆破振动作用下的损伤阈值.     

负高差地形爆破振动规律研究

为了研究负高差地形对爆破振动波传播的影响,对广东陆丰核电站观景平台爆破工程进行了长时间的爆破振动监测。通过对监测数据的对比分析得出了负高差地形下爆破振动规律。结果表明:相较于平整地形,在负高差地形下,爆破振动速度在水平方向上表现出整体衰减、局部异常的现象,在垂直方向上则表现为整体衰减。同时,发现在负高差地形下,炮孔的深度L与坡的高度H之间的大小关系对爆破振动波的传播影响较大;L>H时,炮孔底部装药低于测点,出现高程放大效应。该放大效应与地形对波的叠加相互作用,致使爆破振动波表现出整体衰减、局部异常的现象;L相似文献   

复杂环境下爆破振动速度预测模型分析

为了预测及分析邕宁水利枢纽工程爆破振动的传播与衰减规律,进而控制爆破所带来的危害,减小负面影响,采用爆破振动测试仪在现场布置了4个监测点,对爆破振动速度进行实测。由于传统的萨道夫斯基模型预测地形变化较大的爆破振动速度的精确度较低,因此根据实测数据和前人改进的2种预测模型,通过回归分析,将以萨道夫斯基模型为主、考虑髙程和岩体累计损伤的爆破振动速度预测模型进行变换,得到现场实验条件下的3组回归公式。同时,比较分析了实测爆破振动峰值速度与不同预测模型得到的爆破振动峰值速度。结果表明:髙程及岩体损伤对爆破振动效应具有较大的影响,改进后的爆破振动速度预测模型的精确度较高,能较好地反映该区域爆破振动传播与衰减规律。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了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;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15⁷5Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了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;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15~75Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

岩质凸形边坡体爆破质点振动监测与分析

针对某凸形岩质边坡爆破开挖工程,分析了爆破扰动对边坡岩体稳定的影响,讨论并确定了该岩质边坡的质点振动速度安全阈值。通过对现场爆破荷载作用下边坡岩体质点振动的跟踪监测数据,得到了该凸形坡体的质点振动衰减规律。讨论了边坡形状对质点振动放大效应的影响程度,并给出了该类边坡岩体测点安装装置的基本措施。数据回归表明：该凸形边坡体的爆破质点振动速度随高程的增加,存在高程放大效应,相比较非凸形边坡岩体而言,凸形边坡工程的高程放大效应更为显著。     

群孔齐发爆破岩体振动频谱特性研究

基于理论分析推导出群孔等效爆炸荷载的频域表达式,并代入黏性岩体爆破振动速度幅值谱表达式中,得到群孔齐发爆破激发的岩体振动速度幅值谱表达式.针对露天台阶深孔爆破,以正方形布置的四孔爆破作为研究对象,研究群孔齐发爆破岩体振动频率的影响因素及主频衰减机制.结果表明:群孔齐发起爆激发的振动速度幅值谱随爆心距、炮孔间距、单孔药量...     

钻爆法原位扩建隧道的振动监测分析

为了研究城市环境下钻爆法施工对周边环境的振动影响,以福州市马尾隧道原位扩建工程为背景,在北洞钻爆扩挖过程中,对南洞衬砌结构上的振动效应进行跟踪监测。通过选取单段最大装药量、爆心距为变量,归纳整理峰值振速的规律,并采用萨道夫公式拟合空洞赋存条件下的振速衰减规律。结果表明,既有空洞对爆破振动的衰减有很大影响:以II级围岩段为例,单空洞情况下其衰减指数α为1.476,接近硬岩的上限;而双空洞情况下其衰减指数α达到1.836,已落入软岩的推荐取值范围。拟合公式可应用于赋存空洞条件下的爆破振速估算;同时建议后续南洞扩挖及类似扩建工程中,可以充分发挥既有空洞的减振效应,适当加大进尺、缩短工期、提高施工效率。     

禹门口扩建泵站岩坎爆破拆除与安全控制

针对禹门口黄河提水工程中扩建泵站预留岩坎爆破拆除难度较大的情况,采用深孔爆破和预裂爆破相结合、高精度塑料导爆管雷管延时起爆的爆破技术,钻孔分角度布孔,岩坎分区单耗,爆破总药量3 633kg,总方量3 500m~3;综合炸药单耗1.04kg/m~3,控制最大单响药量24kg。岩坎爆破从中部开口起爆,地表传爆雷管孔间、排间延时为17、25、65ms,保证每个炮孔按照延时起爆不重段,实现了精准爆破。采取严格周密的安全防护措施和振动监测,爆破过程中未见飞石和涌浪,各建筑物实测振速均小于安全标准,保障了一级泵站、扩建泵站、周围交通设施的安全。岩坎爆破拆除取得成功,爆破效应得以有效控制,设计参数和控制标准可供类似工程参考。     

爆破开挖对岩质高边坡稳定性的影响分析

以某采石厂矿石爆破开挖形成高边坡为例,采用ABAQUS有限元软件对爆炸荷载引起的岩石振动效应进行模拟研究,得到了岩质高边坡在爆破作用下的位移规律和质点振动衰减规律。分析了开挖扰动下地应力释放和爆炸应力波耦合作用下的边坡应力状态与边坡稳定性。结果表明:爆破振动产生的应力为静力开挖的9倍,振动造成局部岩体裂隙发育,是边坡出现塑性变形的主要原因;最大位移出现在边坡的中下部,质点振动的最大速度为59.2 cm/s。最后通过对边坡应力状态、塑性区的发展、位移变化以及质点的运动速度四个方面对边坡的稳定状态进行了综合评价,并今后指导施工提供一定依据。     

取水隧洞内外爆破振动安全分析

为确保核电工程前期取水隧洞的顺利建设和后期核岛及附属结构的安全运营,对广东台山核电站取水隧洞爆破开挖过程中其内部与地表的振动进行测试。根据隧洞内部与地表处设置的振动监测点与开挖面的距离不同,爆破振动测试过程中的监测点可分为3个区域。通过分析不同区域地下及地表的质点峰值振动速度传播规律发现:不同区域质点峰值振动速度随比例药量的增加整体呈增大的变化趋势;对于距离爆源较近的区域,隧洞内部的振动速度大于地表振动速度,而距离爆源较远区域其地表的振动速度大于隧洞内部的振动速度。另外,随爆源距的增加,地表振动衰减系数逐渐减小,而隧道内部衰减系数逐渐增加。因此,对于具有多项控制要求的浅埋地下隧道工程爆破,应分区域进行地下、地表振动监测,以达到控制爆破振动安全的要求。