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。     

节理岩体边坡爆破振动衰减特征分析

遵义市南部新区新龙快线项目中,岩体节理裂隙较为发育,岩层产状为缓倾斜,倾角约20°,边坡的走向和结构面走向夹角较小。爆破施工时,在上覆岩体重力荷载和爆破振动荷载的共同作用下,边坡稳定性难以得到保证。为研究节理岩体边坡爆破振动速度传播规律,进而采取合理的控制措施,通过对边坡爆破振动进行监测,分析边坡爆破振动衰减特征,得到不同装药量和爆心距时爆破振动在边坡上的传播规律。研究结果表明:装药量越大,距离越小,振速衰减速度越大;振速高程放大效应效果与装药量密切相关。对监测结果进行回归分析与预测,结合研究结果最后提出合理措施。     

三峡地下厂房爆破开挖振动衰减规律研究

基于三峡地下厂房爆破开挖实测资料,对影响爆破振动衰减规律的主要因素进行了分析。研究结果表明:夹制作用比较大的掏槽爆破近区质点振速大于崩落爆破,而振速峰值衰减较快;相对爆源不同方向的振动衰减规律也不相同,前冲向质点振动衰减指数大于侧向质点振动衰减指数;装药结构也影响爆破振动衰减规律,预裂爆破与光面爆破诱发振动衰减经验公式的K值远小于正常的梯段爆破,而其α值则比较小。预裂爆破与光面爆破的装药结构一致,因此衰减公式预测曲线衰减规律相同,但预裂爆破处于较大的夹制约束状态,其质点振动峰值大于光面爆破。     

三峡地下厂房爆破开挖振动衰减规律研究

基于三峡地下厂房爆破开挖实测资料,对影响爆破振动衰减规律的主要因素进行了分析。研究结果表明:夹制作用比较大的掏槽爆破近区质点振速大于崩落爆破,而振速峰值衰减较快;相对爆源不同方向的振动衰减规律也不相同,前冲向质点振动衰减指数大于侧向质点振动衰减指数;装药结构也影响爆破振动衰减规律,预裂爆破与光面爆破诱发振动衰减经验公式的K值远小于正常的梯段爆破,而其α值则比较小。预裂爆破与光面爆破的装药结构一致,因此衰减公式预测曲线衰减规律相同,但预裂爆破处于较大的夹制约束状态,其质点振动峰值大于光面爆破。     

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。     

节理岩体对SV波传播的影响

为了研究SV波在岩体节理中的传播规律,以含平行双节理岩体为研究对象,采用快速有限差分方法研究了节理面刚度、节理倾角、节理间距对SV波传播的影响,通过质点振速放缩系数(VSF)的变化来分析影响因素对SV波传播的影响。研究结果表明,节理刚度K对不同位置的VSF影响并不一致,在节理1前监测点的VSF随着K的增大而逐渐减小,其余监测点的VSF随着K的增大而逐渐增大;节理倾角α对VSF的影响较为复杂,但均在45°处出现拐点;各监测点的VSF随节理间距d的增大而减小并趋于稳定。     

节理岩体对SV波传播的影响

为了研究SV波在岩体节理中的传播规律,以含平行双节理岩体为研究对象,采用快速有限差分方法研究了节理面刚度、节理倾角、节理间距对SV波传播的影响,通过质点振速放缩系数(VSF)的变化来分析影响因素对SV波传播的影响。研究结果表明,节理刚度K对不同位置的VSF影响并不一致,在节理1前监测点的VSF随着K的增大而逐渐减小,其余监测点的VSF随着K的增大而逐渐增大;节理倾角α对VSF的影响较为复杂,但均在45°处出现拐点;各监测点的VSF随节理间距d的增大而减小并趋于稳定。     

立体交叉隧道爆破振动响应分析

为了研究两隧道立体交叉时上方新建隧道爆破对下方隧道的影响,通过数值仿真分析上方隧道采用两种不同方法爆破施工对下方隧道衬砌的影响。结果表明:上方隧道采用两台阶法下台阶爆破时,下方隧道衬砌振速最大值超过了振速阈值;采用三台阶爆破时,下方隧道衬砌振速明显减小,且振速均在安全阈值之内;上方隧道爆破后,下方隧道衬砌拱顶振速和振动加速度圈从内到外衰减。爆破振动使下方隧道衬砌在拱顶处出现应力最大值。两台阶与三台阶爆破振速相比,三台阶法预留下台阶可以使振速衰减的更明显。     

台阶爆破振动传播规律及动力响应特征研究

针对台阶爆破施工对邻近建(构)筑物的破坏问题,以某台阶爆破工程为背景,通过现场实验及数值计算,研究了水平距与高程共同作用下单响最大药量为3.8 kg、直径为38 mm孔爆破振动传播规律及动力响应特征。研究表明:振速响应特征规律与现场实测一致,水平距与高程共同作用下爆源近处峰值振速衰减较快,远处衰减较慢,垂向出现典型的高程放大效应,放大系数为1.2倍,但总体峰值振速并没有出现放大效应,主频率与总体峰值振速保持较好的一致性,总体呈衰减趋势;位移响应特征规律与振速变化趋势一致,合成峰值位移与合成峰值振速存在函数关系y=0.18+0.74v。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0~20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0～20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

核岛负挖工程爆破振速分析与爆破参数优化

介绍了桃花江核电厂核岛负挖工程的爆破振动监测,对不同参数条件下所获得的爆破振动速度监测数据,运用灰色关联法和回归分析,得出影响爆破振动因素主次关系和振速衰减规律,并依据分析结果,优化了爆破技术方案,降低了爆破振动。可为类似工程设计提供参考。     

隧道爆破不同类型最大振速对建筑物的影响研究

胶州湾海底隧道青岛端接线工程左线主隧下穿4层砖混结构建筑物,对其进行爆破振动监测.监测到垂直方向、水平径向、水平切向3个方向的全段最大振速值,并提取各振动方向第1段振速最大值,分析了2种振速最大值随建筑物楼层的变化关系,总结出建筑物爆破振动的规律及2种振速随楼层变化的区别与联系.研究结果表明:垂直方向第1段振速最大值与全段振速最大值数据相同;水平径向第1段振速最大值略小于全段振速最大值;水平切向第1段振速最大值普遍低于全段振速最大值.     

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。     

应力差和节理角度对水压爆破岩体损伤影响研究

为研究应力差和节理角度对水压爆破破岩效果的影响规律,在对水压爆破应力波在岩体的透射、反射机制进行分析的基础上,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,研究不同应力差和节理角度条件下的水压爆破裂纹扩展过程、分布特征及岩体损伤范围。结果表明,应力差对岩体损伤区域影响明显,且对非线性破坏区的影响明显大于压碎区。在节理角度一定的条件下,翼裂纹的张开角度随着主应力差的增加而增大;节理角度对于应力入射波和反射波的叠加作用效果具有直接影响,导致翼裂纹的长度及扩展方向、层裂区损伤范围等发生变化。节理角度为90°时,节理外侧岩体损伤最小,但是内侧层裂区损伤严重,随节理角度降低,层裂区损伤量减小,翼裂纹长度增加,贯穿裂缝逐步沿节理方向延伸,直至节理角度降低至0°时,层裂区损伤达到最小,翼裂纹和贯穿裂缝重合。     

爆破振动对高层框架-剪力墙结构的影响

为了明确爆破冲击波对高层建筑结构构件及其施工安全性的影响,以广东以色列理工学院二期校区爆破工程为例,基于建筑物地表及典型结构构件监测数据,采用回归分析对高层建筑典型结构构件振动规律进行研究。研究表明:随着距爆源水平距离的增加,垂向、径向和切向振动速度逐渐减小且衰减趋势相似;结构局部振速存在放大效应,在距地高程相同的情况下,随着结构构件与地基的自振频率比值的减小,其振速比逐渐增大;在结构构件与地基的自振频率比值相同的情况下,随距地高程的增加,结构构件与地基的振速比呈线性增长。     

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。     

下穿高速公路输水隧洞爆破振动响应分析

输水隧洞下穿高速公路爆破施工将导致路面振动,对路面结构稳定性产生不利影响,掌握爆破引起路面振动响应规律至关重要.因此,为研究隧洞爆破作用下高速公路路面振动响应特征,依托平潭及闽江口输水工程,以输水隧洞下穿既有G15高速公路为研究对象,采用现场振动监测和数值模拟方法,研究了隧洞爆破开挖引起上覆高速公路路面振动响应特征及衰减规律.研究结果表明:由于隧洞掏槽眼爆破药量最大,同时缺少临空面导致过大夹制作用,MS1段爆破引起的高速路面质点峰值振速最大;爆破引起的高速公路路面测点垂直方向峰值振速最大,可能导致路面动力沉降;隧洞已开挖部分的自由面,有效地削弱了爆破地震波效应,加快了爆破振动衰减.     

断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据

针对隧道爆破开挖穿越断层破碎带时,围岩松散、破碎,易造成隧道结构失稳的问题。以龙南隧道爆破施工为工程背景,依据现场爆破振动测试结果,建立ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模型,研究了断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性,提出了以应力为控制标准的振速安全判据。结果表明:隧道拱脚处振速衰减最快,破碎带内隧道各部位振速衰减幅度普遍大于相邻围岩段;隧道二衬剪应力峰值位于拱顶处,拉应力峰值位于拱脚处;结合应力与振速关系,建立基于二衬极限强度的爆破振动安全判据,分析得到隧道衬砌在断层带影响下更容易失稳,在龙南隧道爆破条件下衬砌爆破安全振速为10 cm/s,爆破施工单段最大药量为23.89 kg。     

浅埋隧洞爆破施工引起的振动效应

为了减少隧道爆破施工产生的振动危害的影响,对临沂城30万t供水工程隧洞爆破施工产生的振动效应进行了研究。采用量纲分析法推导出考虑高程的爆破振动速度计算公式,并结合实测数据研究了爆破振动的高程放大效应;采用数值模拟的方法研究了爆破振动空洞效应。研究结果表明:垂直向存在爆破振动速度高程放大效应,需重点监测和控制;振速放大系数随着距爆源水平距离的增大呈现先增大后减小的趋势;随着浅埋隧洞埋深的不断增大,地表振速放大系数逐渐变小;对于地表振速放大系数,总体上,垂直向略大于水平向。