下穿隧道掘进爆破振动传播规律研究

为解决新建隧道近接下穿既有村庄爆破施工的安全难题,结合崇礼隧道下穿和平村建设项目,运用现场监测和信号分析的手段,研究爆破振动波在径向、切向和竖直向分别传播至地表的衰减规律。结果显示:爆破振动波传播规律受地质条件和测试方位的影响较大,三个方向的振动信号分别用萨道夫斯基公式进行回归分析,拟合效果良好,其中竖直方向振动信号拟合出的场地系数k值偏大,衰减系数α值偏小;利用FFT分析三向爆破振动信号频率分布广泛,主要集中在20～300Hz之间,无需考虑与地面建筑物共振情况;爆破振动信号传播至地表能量在垂直方向的低频部分比较集中,综合考虑峰值振速、频率、能量因素,竖直方向是爆破振动监测工作关注的重点。     

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...     

基于爆破相似律的地下厂房爆破振动速度分析

根据梯段爆破振动过程中物理量的复杂性,利用爆破振动相似律的基本原理建立了质点振动速度的相似准数方程,在选取指数回归形式的条件下得到了质点爆破振动速度回归经验公式,即萨道夫斯基修正公式。在溪洛渡水电站主厂房进行了现场爆破振动测试,分析了爆破振动速度衰减规律,回归结果较好的拟合了实测数据,利用工程实例验证了修正公式的合理性,为研究爆破振动速度衰减规律提供了一种新的选择。     

在重复爆破作用下爆破地震波传播衰减规律数值模拟研究

本文以蒙华铁路段家坪隧道爆破施工为背景,运用ANSYS/LS-DYNA数值软件完全重启动技术建立可重复爆破的三维隧道模型,探究了基于数值模型的爆破地震波传播衰减规律,并与现场测试结果进行对比,揭示基于工程实际的多次爆破条件下的爆破地震波传播衰减规律。研究成果为重复爆破作用下岩石中地震波传播规律提供参考,为类似工程爆破振动控制和振动安全评价提供理论与试验参考。     

台阶深孔爆破振动控制

对某水电站蠕变体高边坡的台阶深孔爆破振动进行观测和分析,得到考虑高程效应的爆破地震波衰减经验公式.根据该蠕变体高边坡的特点,提出爆破振动控制标准.由经验公式和控制标准,得出蠕变体高边坡新浇混凝土支护区爆破安全控制参量.最后结合该蠕变体高边坡爆破实测,建议了台阶深孔爆破所需要采取的降震措施.从工程实施效果看,该研究成果与结论得到了较好的应用,保障了该工程爆破的顺利完成.     

太子矶航道水下钻孔爆破地震波测试与分析

以长江太子矶航道疏浚爆破工程为例,通过对其爆破地震波的测试与分析,得出爆破振动速度的衰减经验公式,提出爆破振动速度安全判据及不同状态下的最大允许药量,并依据实测数据评估了水下钻孔爆破对长江大堤的影响。     

爆破振动在层状岩体中的衰减特性试验研究

结合某滨海引水渠工程案例,采用现场爆破试验与爆破振动测试相结合的方法,获得了层状岩体场地条件下爆破振动沿不同路径的传播与衰减特征。结果表明:在层状岩体中,沿地层走向传播的爆破振动速度衰减最慢,垂直地层走向传播的衰减最快;对于本场地的陡倾角地层,穿越地层层理后的垂直向振动速度值小于同位置的水平切向振动速度值;另外,根据临近被保护物的振动速度控制要求和场地的各向异性振动传播特征,提出了采用分区爆破设计施工的振动控制措施,有效地保证了临近建筑物的安全和项目的整体建设工期。爆破振动危害的测试分析方法及成果可为类似工程案例的研究和施工提供借鉴与参考。     

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。     

地铁运营诱发振动实测及传播规律

对某地铁3处典型路段的地铁运营诱发振动进行了实测,分析了其特点和衰减规律,得到了如下一些结果:地铁运营诱发振动的60-80 Hz分量较大,传到建筑物的振动以20 Hz以内的低频振动为主;垂直分量较水平方向衰减慢,且垂直分量振动幅度显著高于水平分量;不同地质条件对地铁运营诱发振动的传播影响较大;离开隧道轴线一定距离存在一个振动放大区,此距离与地层条件、隧道埋深和振源机制有关.本文实测条件下,这一距离为20-30 m;振动放大区能量主要集中在10 Hz以内,高频振动分量总的趋势是随距离的增大而衰减,但某些高频振动分量在某些地质条件下同样会出现反弹情况.最后根据实测数据提出了预测地铁运营引起环境振动的统计回归公式,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动以及地面建筑的防振减振控制提供参考.     

大断面铁路交叉隧道爆破动力响应研究

依托新建京张草帽山隧道小净距下穿既有铁路隧道工程,基于有限差分法建立三维仿真模型,对大断面铁路交叉隧道爆破荷载作用下既有隧道衬砌振速分布规律及位移特征开展研究.数值计算结果表明:既有隧道衬砌振速自交叉点断面沿隧道轴向逐渐衰减,监测断面与交叉点断面距离超过0.5D时振速衰减速率显著加快,随着监测断面与交叉点断面距离的继续增加,衰减速率逐渐放缓;随着掌子面向交叉点推进,交叉断面衬砌振速最大点逐渐从边墙转移到隧底,同时迎爆侧与背爆侧振速相差倍数不断扩大.基于现场振动监测数据,研究交叉隧道爆破振动频谱特征,发现爆破振动频率主要分布于10～110 Hz的中低频段,在10～30Hz、40～80Hz范围内能量较为集中.     

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.     

城轨交通沿线地面环境振动衰减实测分析

目的 研究环境振动在沿线地面上的传播规律,以便预测轨道沿线振动水平.方法 通过对各测点加速度时程数据统计结果 的比较,总结环境振动传播的一般规律,在最小二乘准则条件下.采用数理统计回归方法 ,提出地面垂向振动衰减的经验公式.结果 观测数据的统计结果 与理论分析一致,垂向振动水平高出水平向较多,评价环境振动水平时.应以垂直方向的振动为主.结论 环境振动水平随着距轨道中心线距离的增加逐渐衰减,提出的经验公式与实测的环境振动衰减规律符合程度较好,也可为相类似条件下的城市轨道交通地面运营线路沿线的振动水平提供可靠的预测.     

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.     

轨道交通引起地面环境振动最小二乘法分析

为综合研究城市轨道交通引起的环境振动及传播规律,基于北京城市轨道交通地面运行线路沿线环境振动的现场观测,在最小二乘准则条件下,采用数理统计回归方法,在时域和频域内对观测数据进行分析,提出地面垂向振动衰减的经验公式,并与多项式拟合结果进行了比较.分析结果表明:垂向振动水平高出水平向较多,评价环境振动水平时,应以垂直方向的振动为主,近轨区域,地面振动以高频为主,远轨区域,地面振动以低频为主.荷载的变化会使列车对轨道的激励成分发生了改变,环境振动的幅值及其传播规律也发生变化.     

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。     

单边碰振轨道非线性能量阱减振性能数值研究

针对轨道非线性能量阱(轨道NES)能量鲁棒性较差和调谐质量阻尼器(TMD)频率鲁棒性较差的问题,提出了单边碰振轨道非线性能量阱(SSVI轨道NES)。对SSVI轨道NES进行了理论分析,并在脉冲型荷载作用下对SSVI轨道NES进行了性能优化和数值模拟。研究结果表明,SSVI轨道NES减振性能优越,同时具有较强的能量鲁棒性和频率鲁棒性。     

Vibration velocity and frequency of underwater short-hole blasting

Based on the measuring data of underwater blasting vibration and the regression analysis results of these data, two formulae usually used of blasting vibration velocity were compared. Factors that can affect blasting vibration and frequency were summarized and analyzed. It is thought that the effect of the number of freedom face and burden direction on blasting vibration should be considered during blasting design. Based on the relevant research results and the regression results of these data, a formula to calculate under water blasting frequency was put forward.     

列车通过城市轨道交通高架桥对地面振动影响研究

为探究列车通过城市轨道交通高架桥时地面的振动特性及振动传递特性,以某一城市轨道交通高架桥为研究对象,对距离桥墩不同距离处同时进行振动测试,对结果进行频域特性分析,然后采用线性计权及Z计权进行1/3倍频程特性分析,并分析了分别采用这两种计权方式时,特征频率下振动的传递特性,最后进行了等效连续Z振级传递特性分析。结果表明:列车通过城市轨道交通高架桥时,地面的振动加速度主要分布在0~200 Hz频率范围内,且振动加速度峰值主要分布在60~80 Hz频率范围内;在线性计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在频率63 Hz处,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;在Z计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在50~63 Hz范围内,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;振动由桥墩底部沿地面传递过程中,随着与轨道中心线距离的增加,地面振动加速度级不断减小,且衰减速度随距轨道中心线距离的增大而减小。