下穿寺庙隧道爆破振动影响的数值模拟与分析

合理的爆破设计方案是邻近既有建(构)筑物隧道钻爆施工振动危害控制的关键.新建商合杭铁路新大力寺隧道下穿既有寺庙,隧道下穿段爆破振动速度要求不大于2.0 cm/s;针对新大力寺隧道下穿段钻爆施工特点,结合萨道夫斯基地震波衰减公式提出了台阶分区爆破方案;通过数值模拟方法对拟定方案的振动影响进行评价,判断下穿段爆破方案的合理...     

引水隧洞爆破开挖对临近隧道振动的影响及控制

针对新建引水隧洞爆破施工对临近隧道振动的影响,以深圳市石岩北引水隧洞工程为依托,运用MIDAS GTS NX有限元软件建立爆破振动模型,对邻近隧道峰值振速变化规律进行研究。结果表明：爆破峰值振速与单段最大炸药量呈线性正相关,与爆源和测点的距离呈反相关,并受到爆破区域岩性的影响。在最不利工况下,爆破施工引起的峰值振速为6.73 cm/s,大于振动预警值2 cm/s,小于规范安全要求7 cm/s。引水隧洞爆破开挖还会产生空洞效应,在掌子面前后3～4倍洞径范围内较为明显。根据数值模拟结果,在实际工程中应减小单段炸药量并采取毫秒微差错峰手段控制爆破,现场振动检测显示,临近隧道测点峰值振速为1.91 cm/s,小于规范预警值,达到安全标准,工程减振措施取得了良好的效果。     

基于S变换的坝体爆破振动信号时频特征分析

近区工程爆破将对周围建（构）筑物产生不利影响,而爆破振动的破坏作用又与振动强度、频率以及结构自身的振动特性等综合因素有关．利用连续s变换对某浆砌块石单曲拱坝的坝基爆破振动速度信号进行分析,提取x、y、z三个方向速度信号的时频分布特征．结果表明s变换对爆破振动信号有较好的时频分辨率．最后采用质点峰值振动速度、瞬时能量谱和持续时间等指标对坝体的安全性进行评价,认为该大坝处于安全状态．     

基于BP神经网络的爆破振动峰值及主频预测

针对当前爆破振动安全评价实践现状及不足,建立了基于BP神经网络理论的爆破振动模型。该模型可根据各工程实际情况选取影响爆破振动的主要因素作为输入层参数,可同时预测爆破振动峰值和主振频率。工程实例表明：基于BP神经网络的爆破振动模型比常规经验公式更简单实用,预测精度高,更符合《爆破安全规程》（GB722—2003）的评价要求。     

爆破振动作用下邻近埋地混凝土管道动力响应特性

为保证埋地混凝土管道在爆破施工过程的安全性,采用现场监测和动力有限元数值模拟相结合的研究方法,对超浅埋地铁站通道爆破开挖邻近埋地混凝土管道的动力响应进行研究.通过建立管道拉应力峰值和振动速度峰值的函数关系,由最大拉应力强度理论得到管道的爆破控制振速.由管道不同断面最大振速与对应位置管道正上方地表振速之间关系,提出保证管道安全的地表爆破控制振速.结果表明:空管状态下,掌子面后方,管道断面底部和中部振速较为接近,顶部振速最小;掌子面前方,管道断面质点振速呈现出底部最大、中部次之、顶部最小的振动特征;沿着管道轴线方向,质点振速最大的位置出现在掌子面前方3 m管道断面底部位置.管道在空管和满水两种状态下质点振动特征基本一致,管道中水的存在能降低管道质点振速,最大降低幅度为7.3%.管道的爆破控制振速为10.84 cm/s,保证管道安全的地表爆破控制振速为4.53 cm/s.确定的爆破控制振速可以指导现场爆破施工.     

台阶爆破微差时间对爆破效果的影响

为了研究微差时间对爆破效果的影响,运用LS-DYNA显式非线性动力分析有限元程序对有无微差时间台阶爆破进行数值模拟,通过峰值振速得出微差爆破有明显的降低爆破振动作用.选取双炮孔连线中点单元,通过最大主应力进行分析,得出两种工况该处最大主应力均大于岩石动态抗拉强度,对爆破效果无影响.峰值振速结合最大主应力分析扩充了爆破参数理论的研究方法,为相关爆破参数的优化提供了新的参考.     

轻轨隧道下穿建筑物爆破震动试验研究

以重庆轨道交通环线体育公园站浅埋轻轨隧道工程为研究背景,进行了施工通道钻爆循环掘进下穿"两江春城"的爆破震动效应试验。在钻爆初期,通过监测参数计算出爆破振动衰减参数,并通过测量轻轨隧道下穿建筑物时,爆破引起的建筑物不同楼层处的振动速度波形,探讨建筑物的震动特性及爆破地震波传播和衰减规律。研究发现,其爆破振动衰减参数为=1.88,k=99.43;浅埋轻轨隧道钻爆掘进过程中,其垂直方向的爆破振速明显大于水平方向的,因此在研究爆破振动传播和衰减规律及其对建筑物振动的影响时,主要以垂直方向的爆破振速为依据;建筑物的爆破振速在底层随着楼层的增加而增大,中层随着楼层的增加而减小,顶层又随着楼层的增加而增大,而不是随楼层的增加而减小,即不满足传统萨道夫斯基衰减规律。同时测得轻轨隧道下穿建筑物后的爆破振速相比下穿前的,存在放大效应,其放大倍数约为1.32~1.69。     

地铁隧道掘进爆破地表震动效应研究

以武汉地铁二号线隧道工程为背景,对爆破振动强度进行实时监测,并结合数值模拟软件计算,研究掌子面前后方地表振动特性及变化规律。结果表明:用萨道夫斯基公式对隧道掘进前方地表振速进行拟合时,相关性较好,而隧道掘进后方地表振速拟合的相关性较差。数值计算所获得的地表峰值振速变化规律及特征与现场实测结果基本一致,成形隧道对岩体整体结构的改变导致地表振速产生放大效应,使得掌子面后方已开挖区地表振速比掌子面前方相应点的振速大,因此,在确定隧道掘进爆破施工方案时,必须考虑到隧道地表振速的这种放大效应,否则很可能危及掌子面后方地表建筑物的安全。     

降低边坡震动的生产爆破设计

本文从被保护的建（构）筑物或边坡入手，分析了降低边坡震动的生产爆破要素，提出了临近边坡采用的生产爆破所要掌握的四大变量的关系。     

粉质黏土层直埋铸铁管道爆破地震效应

针对武汉市区内常见直埋球墨铸铁管道,设计实施邻近预埋管道的全尺寸爆破实验. 结合有限元数值计算方法,考虑管道不同埋深,研究爆破地震作用下粉质黏土地层内直埋管道动力响应. 研究结果表明,管道和地表峰值振速（PPVs）随爆源与管道距离的减小而增大,在管道正下方爆破为最危险工况. 管道中心截面为危险截面,危险截面PPVs以管腰和管底较大,动态应变以轴向拉伸应变为主,环向应变次之,峰值有效应力以底部单元最大,管道肩部最小. 管道不同埋置深度和PPVs具有比例关系,通过实测地表振速与管道有效应力关系可以预测管道截面爆破峰值有效应力,计算关系式可以为岩土爆破施工中邻近管道的安全性评价提供计算方法.     

Attenuation Parameters of Blasting Vibration by Fuzzy Nonlinear Regression Analysis

In order to reduce the influence of outliers on the parameter estimate of the attenuation formula for the blasting vibration velocity, a fuzzy nonlinear regression method of Sadov’s vibration formula was proposed on the basis of the fuzziness of blasting engineering, and the algorithm was described in details as well. In accordance with an engineering case, the vibration attenuation formula was regressed by the fuzzy nonlinear regression method and the nonlinear least square method, respectively. The calculation results showed that the fuzzy nonlinear regression method is more suitable to the field test data. It differs from the nonlinear least square method because the weight of residual square in the objective function can be adjusted according to the membership of each data. And the deviation calculation of least square estimate of parameters in the nonlinear regression model verified the rationality of using the membership to assign the weight of residual square. The fuzzy nonlinear regression method provides a calculation basis for estimating Sadov’s vibration formula’s parameters more accurately.     

Vibration Effect and Damage Evolution Characteristics of Tunnel Surrounding Rock Under Cyclic Blasting Loading

Model test studies based on the similarity theory were conducted to investigate vibration effect and damage evolution characteristics of tunnel surrounding rock under push-type cyclic blasting excavation. The model was constructed with a ratio of 1:15. By simulating the tunnel excavation of push-type cyclic blasting, the influence of the blasting parameter change on vibration effect was explored. The damage degree of tunnel surrounding rock was evaluated by the change of the acoustic wave velocity at the same measuring point after blasting. The relationship between the damage evolution of surrounding rock and blasting times was established. The research results show that:① In the same geological environment, the number of delay initiation is larger, the main vibration frequency of blasting seismic wave is higher, and the attenuation of high frequency signal in the rock and soil is faster. The influence of number of delay initiation on blasting vibration effect cannot be ignored; ② Under push-type cyclic blasting excavation, there were great differences in the decreasing rates of acoustic wave velocity of the measuring points which have the same distance to the blasting region at the same depth, and the blasting damage ranges of surrounding rock were typically anisotropic at both depth and breadth; ③ When blasting parameters were basically kept as the same, the growth trend of the cumulative acoustic wave velocity decreasing rate at the measuring point was nonlinear under different cycle blasting excavations; ④ There were nonlinear evolution characteristics between the blasting cumulative damage (D) of surrounding rock and blasting times (n) under push-type cyclic blasting loading, and different measuring points had corresponding blasting cumulative damage propagation models, respectively. The closer the measuring point was away from the explosion source, the faster the cumulative damage extension. Blasting cumulative damage effect of surrounding rock had typically nonlinear evolution properties and anisotropic characteristics.     

爆破振动对水工建筑物的影响和评价

由于人工爆破等原因产生的振动会对建筑物产生一定的影响,振动监测评价很有必要。文中介绍了一个爆破振动监测的实例,通过对坝体、闸房、电站厂房位置进行爆破振动监测,采用质点振动速度参数,客观评价了爆破振动对上述水工建筑物的影响,结合地震峰值加速度这一设计参数,得出爆破振动对上述建筑物无不良振动影响的结论。     

隧道掌子面前后方围岩爆破振动及精准控制研究

依托某大跨高速公路隧道工程，通过监测隧道下台阶爆破过程中围岩振动响应，对比分析了掌子面前后方围岩的振速和频谱特征；采用数值模拟方法，研究了不同围岩级别的掌子面前后方围岩爆破振速衰减规律。结果表明：掌子面前方围岩振速V_Z>V_X>V_Y，掌子面后方围岩振速V_X>V_Y>V_Z；掌子面前方Z向振速显著大于后方，而后方X、Y向振速显著大于前方，前后方振动特征差异的主要原因是爆源与测点的空间距离、传播介质及边界条件的不同所引起。由于掌子面后方已开挖隧洞空气层的减振效应，导致爆破地震波在后方传播过程中发生绕射和折射，使得后方围岩的合成振速要显著小于前方且衰减更加迅速，后方围岩的振动主频要显著低于掌子面前方，且后方频谱带宽窄于前方。拟合得到不同围岩级别的掌子面前后方围岩振速预测公式，并提出考虑空气减振系数的围岩爆破振速预测公式。根据隧道掌子面与下穿的既有管线的前后位置关系，分别运用前后方围岩爆破振速预测公式计算出前后方安全药量，实现了隧道穿越管线前后全过程的精准爆破振动控制，同时又极大提高施工效率。     

城市隧道开挖爆破对地表建筑物影响的安全评价

以青岛胶州湾海底隧道青岛端接线工程开挖为研究对象,应用事故树分析法对可能引起地表建筑物受损的各种爆破振动因素进行定性分析,求出各影响因素的重要度,为后续监测和施工方案的调整提供理论依据.通过现场对爆破振动监测,确立振动传播衰减规律,并以此对地面建筑物进行安全性评价.研究成果对指导青岛后续地铁隧道工程开挖和保证地表建筑物安全有重要参考价值.     

爆破振动激励下的隧道洞口动力响应

对隧道洞口在爆破振动激励下的动力响应进行讨论.分析了隧道在爆破开挖下洞口边坡危险滑面的确定方法,建立了具有结构面的隧道洞口边坡在爆破振动激励下的动力响应计算模型;并在实际工程背景基础上针对爆破振动作用下的洞口边坡和支护结构的动力响应进行了分析计算.结果表明,爆破振动的强度、振动持续时间、隧道开挖距离、洞口边坡特征以及支护结构强度等因素均会影响到隧道洞口边坡的安全稳定性;在爆破振动持续时域内,洞口边坡安全稳定性系数会在一定范围内产生振荡,隧道支护结构上会产生附加爆破振动压力.     

福州电厂扩建工程施工爆破振动效应及控制

华能福州电厂扩建工程的土石方爆破部位临近正在运行的既有电厂,需要严格控制爆破振动影响.在爆破施工中进行全面的爆破振动监测,为优化钻爆方案及参数和科学评价爆破振动的安全影响提供依据.提出爆破振动控制分区及现场监测警告等方法,有效地控制了爆破振动强度并提高了爆破施工效率.通过对典型实测信号进行频谱分析,得到了该工程爆破振动信号的能量分布特性.     

孔底空气间隔装药降振效应数值模拟分析

针对某土石方工程爆破震动峰值振速过大的问题,引入底部空气间隔装药技术,运用大型显示非线性动力分析软件LS-DYNA分别对耦合装药和空气层比例为10％的孔底空气间隔装药进行数值模拟,分析了底部空气间隔装药降振效应.结果表明,底部空气间隔装药有很好的降振作用,减震率在垂直向最大,最高可达25％,为类似工况采用孔底空气间隔装药降振提供了理论依据.     

露天矿山深孔台阶爆破振动监测与分析

针对露天采石场深孔台阶爆破振动可能对附近民房存在影响,进行了爆破振动监测．通过对采集的数据进行全面分析得出,该地形地质条件下,台阶爆破振动速度的衰减规律、不耦合系数与振动速度之间的关系．监测及分析结果对今后类似地形、地质条件下矿山深孔台阶爆破开采具有一定的参考意义．