层状围岩小净距隧道减振掘进爆破技术试验研究

小净距隧道掘进爆破在施工过程中,爆破产生的振动不可避免地对中隔墙产生扰动和损伤,影响其稳定性。层状围岩小净距隧道对爆破振动强度的控制更加严格。在重庆南涪高速公路鸭江隧道,针对常规掘进爆破和减振掘进爆破技术进行现场试验,根据试验结果得出了层状围岩小净距隧道中隔墙的振动强度分布特征,验证了减振掘进爆破技术中掏槽炮孔采用间隔装药并采取孔内分段毫秒延迟起爆的方法,可以有效地控制爆破振动强度,较常规爆破技术振动强度降低30%以上。     

小间距隧道爆破对既有隧道振动影响分析

以实际工程为依托,分析爆破振动对临近既有隧道的影响.施工前对既有隧道进行结构病害检测并评估其安全状况,施工过程中对既有隧道爆破振动速度进行现场监测,以确保爆破施工过程中既有隧道的结构安全.对现场监测结果进行统计和回归分析,确定了爆心距以及分段装药量对于爆破振速传播规律影响,将爆破振动对既有隧道衬砌的影响根据爆破振动速度分为无影响、微影响、较大影响和安全性影响4个等级.针对于小净距隧道工程特点,提出爆破安全控制技术措施及处治建议,包括合理开挖工法的选择、分段装药量的确定及掏槽形式的选择等.     

分岔隧道过渡段的爆破振动特性研究

由于分岔隧道过渡段具有特殊的受力结构形式,爆破开挖产生的振动极易造成中隔墙和岩体失稳。以六月田分岔隧道过渡段为工程背景,对先行隧道的爆破振动进行实时监测。通过对爆破振动数据进行分析,得出先行隧道不同围岩级别、监测位置的振动波传播规律。运用三维数值模拟软件,对后行隧道爆破振动作用下先行隧道混凝土衬砌的力学特性进行研究。结果表明:连拱段中隔墙迎爆侧的径向振速最大;小净距段中夹岩的振速衰减幅度要小于连拱段中隔墙;爆破振动对先行隧道混凝土衬砌产生的最大拉应力、剪应力分别出现在迎爆侧的拱腰和拱脚;后行隧道混凝土衬砌的最大拉应力和最大振速存在线性关系,通过拟合公式计算得出临界振速,确定了分岔隧道过渡段爆破振动安全控制标准。     

大轩岭小净距隧道爆破振动监测与分析

爆破振动控制是小净距隧道施工面临的关键问题之一。通过对十（堰）漫（川关）高速公路大轩岭隧道进行爆破振动监测,研究了小净距隧道施工中的爆破振动控制要点以及隧道开挖时的爆破地震波衰减规律。研究结果显示,垂直振动速度可作为爆破振动的控制速度;舍理确定小净距隧道的间距以及设置合理的分段爆破参数是维持小净距隧道围岩稳定性的关键;运用回归分析等手段,可以较便捷地得到围岩的爆破振动衰减规律,从而可以更好地对隧道开挖爆破进行稳定性控制。保证隧道的顺利施工。     

爆破振动下隧道初支混凝土振速衰减规律

为研究爆破振动作用下隧道初支混凝土喷层的振动响应与初支混凝土喷层爆破振动衰减规律,依托于成昆铁路峨眉至米易段扩能工程沈家坝1号隧道,通过现场试验获得爆破振动信号,使用小波变换方法对爆破振动信号进行时-频分析,得到了爆破振动信号的时频特征。依据萨道夫斯基经验公式对试验的振速数据进行线性回归分析,得到爆破振动衰减规律,并拟合出爆破动载作用下初支混凝土喷层振速与药量、爆心距之间的关系曲线,用于指导隧道的钻爆施工。     

小净距隧道爆破振动对邻近隧道影响测试研究

为研究小净距隧道爆破对工作面前后中间岩柱的影响规律,结合泉厦高速公路扩建工程大坪山隧道振动监测,对小净距隧道中间岩柱的振动响应及累积损伤进行测试研究,得出爆破地震波在小净距隧道中间岩柱衰减公式及V-p曲线,分析了距离掌子面不同位置爆破地震波特性规律。结果可为类似条件下小净距隧道的现场监测、爆破控制和建立动荷载作用下隧道破坏临界值提供依据。     

小净距隧道后行洞爆破对先行洞的振动影响分析

为分析后行洞爆破施工时对先行洞造成的影响,依托蒙古道隧道工程并以大断面小净距隧道为研究对象,进行有限元数值模拟。结合现场测试对现场爆破后振动测试信号进行HHT分析,确定了爆破振动影响信号的时频特征。研究表明：当后行洞在进行爆破施工时,先行洞初期支护的垂直振动速度和切向振动速度都明显的小于径向振动速度;后行洞迎爆侧的径向振动速度明显大于背爆侧,后行洞爆破的最大振动速度相对应的频率主要集中在20～80 Hz之间。受后行洞爆破影响,小净距隧道的先行洞迎爆一侧的拱脚处出现拉应力易导致隧道衬砌出现拉伸破坏,建议在该部位进行喷射钢纤维混凝土等措施进行加强。     

隧道爆破振动信号的混沌特征分析

基于混沌理论,将邻近隧道爆破、上跨坑道爆破作用下既有隧道振动响应时间序列进行相空间重构,通过吸引子、Lyapunov指数、关联维数等核心参量计算,分析隧道爆破振动响应信号混沌特征。经过计算,邻近隧道爆破作用下既有隧道振动响应信号相空间重构后具有奇怪吸引子,且Lyapunov指数均大于0,可判定其具有混沌特征;上跨坑道爆破作用下既有隧道振动响应信号的Lyapunov指数也均大于0,表明其也具有混沌特征。研究表明,隧道爆破振动信号具有混沌特征,随着钻爆作业面与既有隧道爆心距减小,λ值变大,隧道爆破振动响应的混沌特征增强,应更加强钻爆参数的合理优化和爆破振动实时监测,确保施工质量和爆破安全。     

小净距双孔隧道爆破振动分析及爆孔优化措施

为探讨小净距隧道爆破振动影响范围和程度，依托实际工程建立小净距双隧道爆破数值分析模型，对比分析不同爆破荷载计算公式下围岩位移变形以及振动速度，研究爆破荷载计算公式的合理选择，分析爆破过程中的超挖风险，提出一种简便的布孔设计方法，并依此进行数值仿真对比分析，验证该方法的有效性。对比分析表明：建立的多孔爆破数值模型能够较好地仿真隧道多孔爆破开挖振动速度的演化规律，所提出的简便多爆孔同心圆布孔方案可确定更为精确的爆破当量。研究成果可为相关的城市隧道爆破开挖需要进行振动控制的工况提供设计参考。     

爆破施工对邻近既有隧道的振动响应研究

针对新建隧道爆破施工影响邻近既有隧道结构的安全性和稳定性,以新建的衢宁铁路五都隧道为依托,采用LS-DYNA动力有限元程序建立小净距隧道爆破振动数值模型,分析既有隧道关键部位在受邻近爆破影响下的振动速度和应力;并结合现场监测数据,对新建隧道爆破施工中既有隧道结构的振动响应进行研究.研究结果表明:在合理的炸药当量下,既有隧道结构能承载爆破引起的有害振动;既有隧道在距离爆破点最近的断面振动速度达到峰值且衬砌中迎爆侧墙腰区域振动速度峰值和应力峰值最大.当爆破荷载达到破坏隧道衬砌混凝土破坏极限时,在动荷载作用下,破坏自墙腰部位起始,拱顶、拱脚和墙腰混凝土衬砌出现拉伸破坏,底板出现剪切破坏;在相同规模荷载作用下,既有隧道迎爆侧衬砌振动速度峰值与围岩级别呈正相关关系,对围岩薄弱的地区,应注意加强防护.     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

地铁隧道小净距下穿地下洞室振速控制研究

为控制地铁隧道爆破在小净距下对人防洞室的有害振动效应,以武汉市地铁5号线隧道的爆破掘进工程为依托,基于ANSYS-Lsdyna平台,通过建立地铁隧道掏槽孔延时起爆的三维数值模型,研究掏槽炮孔的电子雷管最佳延时设置时间,结合对比分析数值模拟和隧道爆破振动监测数据,采用等效弹性边界的载荷加载的数值模拟方法,能够有效地模拟复杂环境下地铁隧道掏槽爆破振动,能较好地模拟隧道爆破对小净距下人防洞室的振动规律。对掏槽孔而言,隧道不同级掏槽起爆适宜合理时间为10 ms,同一级掏槽起爆合理延时时间为6 ms,合理最大单段药量为0.6 kg。     

电子雷管在紫金山金铜矿的应用

采用电子雷管与导爆管雷管在紫金山金铜矿进行工程爆破实验,通过对比分析大块率、铲装效率和根底数量等数据,证明了在露天开采中应用电子雷管可以降低大块率、提高铲装效率、改善爆破效果;通过监测电子雷管爆破振动,分析了延期时间对爆破振动的影响,发现延期时间不仅影响爆破振动峰值速度,而且决定爆破振动频率的大小和频率分布规律,并给出了实验条件下的较优爆破参数为孔间延期20 ms,排间延期73 ms。     

分岔段超小净距隧道爆破围岩振动衰减特征

为研究隧道分岔段控制爆破振动对相邻隧道的影响,根据大量现场振动监测数据,分析论证了掏槽爆破和预留光爆层爆破对前方相邻隧道和后方中隔岩墙的振动影响,发现后方中隔岩墙的爆破振动比前方放大1.4倍左右;并根据振动波形分析,论证了高段位雷管的延时误差和临空面条件对降低爆破振动的影响,从而提出了"尽量减小掏槽爆破的单段药量,MS7段以上雷管不需跳段使用,根据振动波形适当增大高段位雷管的炮孔数",这些技术措施可以显著降低爆破振动、提高爆破进尺,可为同类爆破提供借鉴。     

小间距下穿高铁隧道控制爆破技术

因2015年雨季兰渝高铁龙凤隧道内地下水涌出,致其停运,故在线下增建泄水洞,要求必须在2016年雨季前贯通。该泄水洞距上方运营高铁仅5 m,为保证高铁的运营安全,对爆破振速控制要求极为严格。介绍了此工程中所采用的爆破方法、爆破参数和起爆方式,并最终引入了电子雷管错相减振技术以及相应的起爆时差。由于施工区域地质复杂,围岩等级较高,岩石硬度大。通过试爆段的多次爆破监测数据显示,爆破振速以及主频都远远大于一般类似工程。传统非电毫秒延时方式已彻底无法满足工程要求,普通电子雷管逐孔起爆方法亦无法使得振速得到有效控制,所以最终采取了数码电子雷管错相减振技术。施工过程表明,电子雷管错相减振方式的工程爆破效果良好,减振效果明显,保证了泄水洞如期贯通,避免了高铁再次因雨停运。可为类似的工程作为参考。     

小间距下穿高铁隧道控制爆破技术

因2015年雨季兰渝高铁龙凤隧道内地下水涌出,致其停运,故在线下增建泄水洞,要求必须在2016年雨季前贯通。该泄水洞距上方运营高铁仅5 m,为保证高铁的运营安全,对爆破振速控制要求极为严格。介绍了此工程中所采用的爆破方法、爆破参数和起爆方式,并最终引入了电子雷管错相减振技术以及相应的起爆时差。由于施工区域地质复杂,围岩等级较高,岩石硬度大。通过试爆段的多次爆破监测数据显示,爆破振速以及主频都远远大于一般类似工程。传统非电毫秒延时方式已彻底无法满足工程要求,普通电子雷管逐孔起爆方法亦无法使得振速得到有效控制,所以最终采取了数码电子雷管错相减振技术。施工过程表明,电子雷管错相减振方式的工程爆破效果良好,减振效果明显,保证了泄水洞如期贯通,避免了高铁再次因雨停运。可为类似的工程作为参考。     

西部高海拔环境下山岭隧道施工中的微振控制爆破技术

以甘肃省甘南藏族自治州夏河隧道为研究背景,对高海拔环境下山岭隧道微振控制爆破技术进行了研究,以降低爆破振动对周边环境的影响。分析总结了导致原方案振动强度大的主要问题,对爆破参数进行优化调整。通过缩短掘进尺、改用小直径中空直孔掏槽形式,调整炮孔布置及各项参数,引入数码电子雷管精细设计,最后形成适用于夏河隧道的小台阶、短进尺、毫秒延期微振控制爆破方案。结果表明:爆破效果良好,振速控制在0.5 cm/s以内。提出的微振控制爆破技术能够实现有害效应控制,为复杂环境下隧道施工提供参考。     

多因素耦合影响下隧道电子雷管爆破参数的计算与实践

基于电子雷管起爆的参数计算方法是爆破控制精准化和智能化的基础,其研究尚处于起步阶段。以重庆观音桥隧道为研究背景,提出了精确确定电子雷管爆破参数的多因素耦合法,其特点是基于多个爆破参数间复杂的耦合关系进行爆破参数设计。研究表明:不同药量的最优微差时间不同,爆破孔数对最优微差时间及对应最大合成振速有显著影响;采用该方法确定的试验隧道最优爆破参数为8孔逐孔掏槽、1.4 kg单孔药量、5 ms孔间延时。现场设计孔间延时为5 ms和8 ms的两组掏槽爆破试验,分析了两种孔间延时掏槽爆破的第二临空面形成时间。试验结果表明:对于短延时掏槽爆破而言,即使未形成第二临空面,采用多因素耦合法,通过最大程度的波形异向相消,也可以实现较好的降振效果。对比多因素耦合法与半周期错相减振法,后者计算的孔间延时不能确保是最优微差时间,可能造成合成振速偏大。当需要严格控制爆破振动时,通过多因素耦合法可以实现爆破参数的精确设计。     

地铁隧道电子与非电子雷管爆破振动信号的HHT对比分析

运用HHT分析方法对深圳地铁7号线及北京地铁16号线的实测爆破振动信号进行分析,对比普通毫秒延时雷管和电子雷管在爆破振动强度、延时时间、时频特性和能量分布特征等方面的不同。结果表明:电子雷管应用于单孔连续起爆技术,能量利用率高,可以有效的减小爆破振动强度和振动持续时间,在降低了单段装药量的同时增加了循环进尺深度。普通毫秒雷管爆破产生的瞬时能量较大,在频带范围内的分布相对较广;电子雷管的瞬时能量相对较小,且在频带上分布多集中在中低频部分。利用HHT瞬时能量法可以有效识别普通毫秒雷管的实际延时时间,而电子雷管相邻段位间的延时间隔时间很小,爆炸应力波发生了复杂的叠加和干扰,识别出的突变峰值明显小于普通毫秒雷管的爆破。