小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性影响研究

为研究小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性的影响,以浙江义东高速防军隧道项目为工程背景,根据能量衰减规律推导出爆破施工中围岩振速计算公式,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟不同净距条件下围岩振速及应力的变化规律,将围岩振速数值结果与理论值进行对比分析,验证了振速计算公式的准确性。根据振速与应力之间关系,提出保证隧道安全施工的振速阈值。结果表明：后行洞围岩振速大小理论值与模拟值最大相对误差为5.9%,与现场监测数据最大相对误差为7%,验证了理论公式的准确性;后行洞隧道振速峰值与先行洞隧道爆破中心距呈负相关,围岩迎爆侧面监测点振速峰值大于背爆侧,2D为防军隧道爆破施工时最小安全净距(D为隧道净距),此时上台阶开挖最大振速峰值约为下台阶的1.2倍;爆破开挖后围岩应力峰值与振速峰值主要集中在拱腰及拱脚附近,随着净距增大,先行洞对后行洞的影响逐渐减弱,最终忽略不计;爆破作用下,围岩应力峰值和振速峰值具有一定线性关系,保证隧道爆破安全施工的振速控制阈值为1.9 cm/s,研究成果可为今后类似小净距隧道工程爆破施工提供借鉴。     

小近距隧道扩挖爆破作用下邻洞振动响应研究

在小近距隧道扩挖工程中,隧道爆破引起邻洞振动,对既有隧道结构稳定性造成较大影响。为研究爆破作用下邻洞隧道振动响应特征,依托浙江省温岭市楼山隧道扩挖工程,采用现场振动测试试验和数值模拟方法,研究爆破作用下邻洞隧道振动特征及衰减规律,并对比了爆破隧道与邻洞隧道振动响应差异性。结果表明:爆破掏槽段炸药引起的隧道振动最大。在爆破近区,隧道扩挖爆破对邻洞隧道振动响应的影响更大。邻洞隧道的迎爆侧离爆源近,隧道振动强度大;既有隧道空间对振动衰减作用较大,背爆侧的振动强度相对较小。     

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。     

爆破动力作用下小净距隧道围岩振动效应分析

以渝长高速公路武隆小净距隧道掘进爆破为背景,应用FLAC3D数值模拟法进行隧道掘进爆破条件下的前洞围岩振动效应分析.通过计算结果与试验数据的对比分析,证明了应用此计算方法进行振动强度分析的可行性.进一步分析表明,全断面不同循环进尺爆破方案引起振动速度的分布规律基本相同;在爆破掌子面前,前洞迎爆侧边墙上的最大振动速度沿隧道轴线方向随水平距离增大有明显的放大现象,最大振动速度发生在爆破掌子面前面10 m左右前洞断面迎爆侧的边墙上;在爆区附近,前洞迎爆侧围岩上的振动速度是背爆侧的6-10倍.     

小间距隧道钻爆施工开挖工序研究

采用钻爆法修建小间距隧道时,后行隧道爆破施工将对先行隧道结构产生振动,影响先行隧道的安全性。以北京怀柔区头道穴小间距隧道为工程背景,采用ANSYS软件建立二维数值计算模型,并结合现场监测数据完善计算模型,研究了4种不同施工工序时后行隧道对先行隧道结构产生的振动影响,得出先行隧道迎爆侧边墙受到的振动最大,拱脚处和轮廓线不连续处出现应力集中;因此规定施工中最大段药量不能超过32kg,且先行隧道的下台阶开挖掌子面不宜超越后行隧道上台阶掌子面。若有进度要求,先行隧道宜先开挖左下台阶,以达到保护先行隧道安全的目的。     

小间距隧道钻爆施工开挖工序研究

采用钻爆法修建小间距隧道时,后行隧道爆破施工将对先行隧道结构产生振动,影响先行隧道的安全性。以北京怀柔区头道穴小间距隧道为工程背景,采用ANSYS软件建立二维数值计算模型,并结合现场监测数据完善计算模型,研究了4种不同施工工序时后行隧道对先行隧道结构产生的振动影响,得出先行隧道迎爆侧边墙受到的振动最大,拱脚处和轮廓线不连续处出现应力集中;因此规定施工中最大段药量不能超过32kg,且先行隧道的下台阶开挖掌子面不宜超越后行隧道上台阶掌子面。若有进度要求,先行隧道宜先开挖左下台阶,以达到保护先行隧道安全的目的。     

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.     

基于HHT方法对紧邻既有隧道爆破振动信号的分析

为了研究爆破振动对紧邻既有隧道的影响,以京张高铁地下车站3条紧邻平行隧道的爆破振动信号为基础,采用HHT方法分析小间距隧道爆破时在紧邻既有隧道迎爆侧洞壁处的振动信号,绘制出实测爆破振动波形的Hilbert谱、边际谱和瞬时能量图,并对其进行分析。结果表明,在此工程情况下,振幅最大的频率主要集中在40 Hz;掏槽孔处爆破振动能量最大,在后续施工过程中需针对性采取控爆措施。     

基于HHT方法对紧邻既有隧道爆破振动信号的分析

为了研究爆破振动对紧邻既有隧道的影响,以京张高铁地下车站3条紧邻平行隧道的爆破振动信号为基础,采用HHT方法分析小间距隧道爆破时在紧邻既有隧道迎爆侧洞壁处的振动信号,绘制出实测爆破振动波形的Hilbert谱、边际谱和瞬时能量图,并对其进行分析。结果表明,在此工程情况下,振幅最大的频率主要集中在40 Hz;掏槽孔处爆破振动能量最大,在后续施工过程中需针对性采取控爆措施。     

隧道近区爆破振动动应变测试及其应用

隧道爆破振动动应变测试可以直接反映岩体或支护结构的应力状况,明确爆破冲击对隧道围岩及支护结构的扰动情况,对隧道近区爆破有重要意义。以京张高铁八达岭长城站项目为依托,通过对测试系统的减振保护和连接加固来改进现场爆破动应变测试环境,较准确地测出现场隧道初期支护的爆破振动动应变,给出隧道爆破动应变在隧道迎爆侧及背爆侧、隧道环向及纵向的分布规律。结合爆破振速监测,研究爆破动应变与振速的相关性,提出一种在建隧道结构允许振动速度标准的确定方法,该方法基于现场实测得到爆破动应变与振速的相关性及隧道结构允许动应变来计算确定。研究表明:隧道初期支护现场爆破振动动应变测试是可行和可靠的;隧道初期支护迎爆侧的动应变比背爆侧大,沿隧道环向的动应变比沿隧道纵向大,隧道交叉口区域的纵向动应变显著增大;爆破振动速度与动应变存在较好的正线性相关性,即动应变越大,振动速度越高;该方法能确定在建隧道结构的允许振动速度,并为在建隧道的爆破振动保护提供参考。     

爆破地震波作用下圆形洞室围岩振动速度分布规律

为了探究岩石开挖爆破地震波作用下邻近圆形洞室的动力响应规律,采用FLAC3D数值模拟软件研究爆破地震波作用下不同埋深圆形隧道洞壁和地表振动速度的缩放规律,以及对不同频率平面简谐P波入射时,隧道洞壁及地表振动速度的分布规律进行研究,并通过理论计算结果的对比分析,检验了数值模拟的可靠性。研究结果表明:隧道埋深会引起隧道洞壁及地表振动速度产生缩放效应:隧道埋深较浅时,隧道洞壁上半部分缩放效应大于下半部分,振动速度放大系数随埋深增加而减小;埋深较深时时,隧道洞壁各位置质点振动速度放大效应随埋深的增加呈现递增规律;地表振动速度放大系数峰值随隧道埋深的增加向背爆侧偏移;迎爆侧洞壁振动速度随入射波频率增加呈增大趋势;地表振动速度放大系数峰值随入射波频率增加向爆源方向偏移。     

浅埋偏压隧道掘进爆破地表振动效应研究

为研究浅埋偏压隧道掘进爆破地表振动效应,基于量纲分析,建立了浅埋偏压隧道掘进爆破地表振动计算模型,并以国道109新线高速公路齐家庄隧道为依托进行现场爆破振动监测试验,研究结果表明：先行洞掘进形成的空洞对后行洞爆破应力波在先行洞地表传播造成一定影响,其地表峰值振速随着爆心距的增大而减小;峰值振速衰减速率先增大后减小;峰值振速放大倍数最高达1.43倍。将所建立的计算模型与4种代表性的模型进行多元线性回归,计算结果表明：4种代表性模型相关系数在0.379～0.712之间,本文理论模型在空洞效应区、非空洞效应区的相关系数分别为0.794、0.865,吻合度较好,验证了该计算模型的正确性,表明本文模型可为类似施工工程的爆破振动控制提供指导意义。     

近距离爆破引起的隧道周边振动场

首先分析了近距离爆破造成的隧道周边振动场分布规律 ,指出最大振动速度出现在爆破振动波正入射部位的墙壁和拱部 ,墙脚点振动速度较小 ,背爆侧振速只有迎爆侧的 1 / 2 5。其次 ,根据大量测试数据分析 ,论述了爆破性质、地质条件对振动衰减的影响 ,并作了进一步的理论解释。最后根据振动分析 ,提出了有关降低爆破振动的措施     

近距离爆破引起的隧道周边振动场

首先分析了近距离爆破造成的隧道周边振动场分布规律 ,指出最大振动速度出现在爆破振动波正入射部位的墙壁和拱部 ,墙脚点振动速度较小 ,背爆侧振速只有迎爆侧的 1 / 2 5。其次 ,根据大量测试数据分析 ,论述了爆破性质、地质条件对振动衰减的影响 ,并作了进一步的理论解释。最后根据振动分析 ,提出了有关降低爆破振动的措施     

台阶法隧道掘进爆破时地表及邻近隧道的振动响应

在隧道掘进爆破设计时,基于最小二乘法,得到了台阶法爆破施工时地表振速的萨道夫斯基公式,并结合数值分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了爆破振动对邻近隧道的影响。结果表明:地表振动速度随比例距离的增加呈指数形式衰减,上台阶爆破时的K值比下台阶爆破时大,而α值基本不变;邻近既有隧道迎爆侧各测点沿X方向（炮孔径向）振速峰值最大,背爆侧各测点振速峰值最大时的方向是变化的;背爆侧振速峰值远小于迎爆侧,且迎爆侧拱帮位置振速峰值最高,应作为重点支护对象。     

大跨度小净距隧道爆破振动响应研究

以济南市顺河快速路南延(英雄山立交至南绕城高速)建设工程为工程背景,结合现场爆破振动监测及ANSYS/LS-DYNA建立模型进行对比研究,分析小净距隧道爆破开挖中,先行洞在后行洞上台阶爆破作用下的动力响应.结果表明:先行洞三向振速中,X水平径向振速最大,且与合速度大小接近,先行洞振速由掌子面后方至隧道入口处呈现衰减趋势...     

高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。     

高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。     

小净距隧道爆破施工对先行洞二次衬砌混凝土的控制措施

该文以永泰县城区三环路南江滨至火车站段寨头隧道的实际施工为例,针对寨头隧道左洞二次衬砌混凝土先行于右洞爆破开挖施工的情况,采用后行洞（右洞）爆破药量及参数控制、先行洞（左洞）二次衬砌混凝土强度控制、中岩柱加固控制、监测检测控制、先行洞（左洞）二次衬砌混凝土裂缝检测等手段保障先行洞二次衬砌混凝土结构质量及结构安全。该文总结了小净距隧道爆破施工对先行洞二次衬砌混凝土结构的控制措施,为类似工程的施工提供参考。     

小净距公路隧道爆破震动观测与分析

基于小净距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值与主振频率分析,展开了基于小净距公路隧道的爆破震动观测与研究。首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及v-ρ关系曲线。结果表明,半断面、下上台阶和全断面爆破等三种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的墙中与顶板位置、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在15~75Hz,主要集中在22~50Hz。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。