机场跑道下部隧道爆破施工的合理埋深研究

以正在规划中的重庆轨道交通轻轨三号线下穿重庆江北机场主跑道及滑行道的区段为研究背景,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件对不同埋深的隧道掘进爆破施工进行数值模拟,通过对地表爆破振速与埋深的关系的分析研究,得出隧道施工的合理埋深。模拟计算的结果显示:软件中的高性能炸药材料MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN的模型能较好模拟爆炸荷载,模拟计算得出的地表最大振动速度与实测最大振速相近;地表震动响应随着隧道埋深的增加而减小;地表振动速度与爆破装药量近似呈正比例关系。结合机场跑道安全标准,确定了机场跑道下部的隧道爆破施工的合理埋深。     

隧道爆破下底部脱空埋地输气管道的动力响应

以下穿兰成渝输气管道的仙女岩隧道爆破为背景,建立包括管道脱空区在内的隧道爆破三维动力有限元模型,研究爆破地震波引起的不同脱空长度下埋地输气管道的动力响应规律.结果表明:埋地管道下部脱空时,爆破振动作用下管道底部的振速峰值和位移峰值均大于管道顶部,且二者沿管道轴线以脱空中心为对称点呈逐渐减小的趋势;随着脱空长度增大,管道...     

爆破振动对既有高铁隧道衬砌安全的影响分析

在救援通道爆破掘进施工中,为了确保邻近金山顶隧道的安全,运用现场测试技术与数值法探讨了爆破振动对邻近高铁隧道衬砌结构的振动影响。其中数值分析表明既有隧道迎爆侧受水平应力波为主,径向振速明显大于垂向振速;迎爆侧从拱顶至墙脚,径向振速先增后减,墙腰处最大,拱脚处次之,墙脚处径向振速大于拱顶处;垂向振速呈现先减小后增大趋势,拱顶处最大;既有隧道衬砌墙腰处受拉应力最大,易出现拉伸破坏。最后基于动力弹性理论,依据现场测试数据振速和混凝土动应变的关系,通过线性拟合确定了爆破施工过程中隧道衬砌安全条件下爆破振动速度不大于6 cm/s。     

爆炸荷载下岩质边坡动力特性试验及数值分析研究

 采用室内混凝土边坡模型试验方法,结合动力有限元程序模拟技术手段,对爆炸冲击荷载作用下岩质边坡的动力特性进行分析研究。研究结果表明：爆破地震波在边坡坡体上的传播及衰减特性与平地不同,质点振速峰值随爆心距的衰减相对要小得多,垂直与水平质点振速峰值衰减指数分别为0.76和0.42。比较坡顶与坡面测点振速发现,坡顶的垂直与水平质点振速峰值均大于坡面质点振速峰值,表明坡顶质点振速存在放大效应。比较迎爆侧3#测点与背爆侧4#测点的质点振动峰值,垂直和水平方向振速峰值分别降低72.7%和67.6%。由此可见,采用减震沟减震措施可以大大降低爆破振动强度,并能有效改善冲击荷载作用下边坡的应力状态。另外,比较试验与计算结果得出,质点振速及回归方程指数与试验数据均在同一量级上,坡顶质点振速随高程增加而放大,可见数值计算结果能很好反映实际爆破振动规律。     

花岗岩地层地铁隧道爆破施工地表振动效应随埋深变化规律研究

以正在建设中的青岛地铁一期工程M3号线为背景,采用现场测试和数值模拟分析相结合的方法系统研究了地铁隧道爆破地表振动效应随埋深的变化规律。结果表明:花岗岩地层地铁隧道爆破施工存在满足安全经济综合最优要求的合理埋深范围;爆源正上方地表质点峰值振速在隧道埋深12 m以前随隧道埋深增加急剧衰减,埋深达18 m以后随埋深增加振速变化不显著;爆破振动空洞效应随隧道埋深增加空洞效应逐渐降低;爆破振动效应随爆破掏槽药量增大而增大,增加相同药量,埋深越大,增幅越小;随隧道断面尺寸增加而减小,增加相同断面,埋深越大,减幅越小。     

隧道掘进爆破诱发隧道后方开挖段地表振动效应分析

针对目前在隧道已开挖区段地表振动效应理论研究的不足,从理论方面对隧道的地表振动效应进行了研究,并利用现场实测数据加以验证和分析。首先,对隧道掘进爆破模型进行简化,将掏槽孔的爆破简化为一系列球形药包的爆破,再利用保角映射将隧道已开挖段地表质点的振动问题转化为半空间内一系列球形药包的地表振动问题,最终得出已开挖段地表质点的振动速度计算方法。通过实际工程,对比了理论和实测的隧道轴线振速峰值分布曲线,验证了理论计算方法的可行性,同时利用理论计算方法探讨了隧道埋深对隧道轴线振速峰值的分布规律,发现隧道埋深较浅时,已开挖段振速峰值大于未开挖段的现象较明显,随着埋深的增加,该现象逐渐消失。     

爆破影响下砌体结构振动效应及其安全性评价

城市地下工程在进行爆破施工时,邻近建筑结构的安全和稳定至关重要。基于武汉地铁8号线二期联络通道的爆破开挖工程,根据工程现场监测,建立LS-DYNA动力有限元3D数值计算模型并进行了详细分析。研究可知,数值模型质点振速变化和频率特征与工程现场测试基本一致,数值参数和计算方法合理。在振动响应方面,砌体结构主要表现为高度方向的振动,振动最大的点位于结构柱顶、柱脚,振速较大。砌体结构单元动应力沿结构长度方向先增大后减小,沿宽度方向则震荡减小。结构振速与有效应力具有对应关系,根据极限抗拉强度计算得砌体结构的安全控制振速为1.18 cm/s;结构爆破峰值振动速度在安全控制范围以内,单元的峰值有效应力不大于抗拉强度,结构处于安全状态。     

地铁隧道钻爆法施工对邻近埋地管道影响的模型试验研究

以大连地铁隧道工程为背景,开展室内相似模型试验,综合考虑装药量、爆心距等影响因素,对地铁隧道钻爆法施工时岩体和邻近埋地管道的振动特性及管道动力响应规律进行研究。研究结果表明:相同爆破荷载作用下岩体和管道振动特性存在差异,管道最大振速小于岩体最大振速,振动衰减时间稍有差别;管道与岩体的最大振速之比与比例装药量呈非线性增加关系,为描述这一规律,定义管土最大振速传递系数和管土相对刚度系数,建立适用于各种管道和岩体的最大振速传递系数公式;管道最大动应力和最大振速呈线性增加关系,利用这一结论,提出综合考虑管道疲劳强度设计值和现行振速控制值的管道安全控制标准,并确定C30混凝土管道的振速安全控制标准为2.5 cm/s。     

隧道洞中爆破振动对地表影响的数值分析

随着山区高速公路隧道的建设的发展,新建隧道洞中爆破施工引起地表振动已经日益成为急需解决的工程问题。针对隧道洞中爆破振动对地表影响的安全问题,结合花溪至安顺高速第五合同段跳花坡隧道爆破的工程概况,采用Midas/GTS有限元分析软件,建立了隧道洞中爆破振动对地表影响模型。基于此模型各振速的计算结果,分析了此模型不同时段各振速的变化规律,拟合出了地表各测点峰值总振速的预测公式。研究结果表明,随着爆破荷载作用时刻的增加,模型的总振速、水平振速、轴向振速和竖向振速都先增大后衰减。同时,多峰高斯函数可以用来拟合地表测点振速与高程差和爆心距离比值的公式。     

隧道爆破下建筑结构局部应力响应及损伤研究

依托新红岩隧道工程,探究了隧道典型爆破地震波与砌体低阶与高阶模态之间的关系,研究了不同工况爆破振动下砌体结构不同构件上的应力响应。砌体结构局部构件上的内力响应远比位移响应要显著,并且与质点的振速约成正比。在峰值振速相同条件下,当隧道爆破振动主频较高时,引起建筑物高阶局部模态下的动力反应,竖向振动引起的结构局部构件上的应力较大;反之,爆破振动主频较低,引起建筑物的低阶整体模态的动力反应,水平振动(结构弱轴方向)引起结构局部构件上的应力较大。砌体结构上的门角、窗角等应力集中部位最容易受损开裂,其次是在峰值振速较高时,局部振动较大的女儿墙、中隔墙等部位及砖墙与混凝土接触的部位也可能受损开裂。     

Vibration velocity control standard of buried pipeline under blast loading of adjacent tunnel

With the rapid development and construction of China’s transportation system, more and more projects are being conducted near existing buried pipelines, which will inevitably influence the safety of the pipelines. Among the safety issues related to buried pipelines, blasting during the construction of an adjacent tunnel is one of the most adverse factors for existing pipelines. To ensure the safety and normal operation of the pipelines, a method for determining the peak vibration velocity control standard for buried pipelines under blast loading is established in this study. The acceleration time-history function that acts on the rock mass under the blasting seismic wave is derived as external excitation acting on the pipeline. By using the acceleration time-history function as input and combining it with a dynamic and static analysis of the pipeline, the critical vibration velocity of pipelines under the action of blast loading can be determined by the von Mises yield criterion of the buried pipeline material. Using the Dashanpi No. 1 tunnel project in Shenzhen, China as a background, the critical velocity control standard for buried pipelines under tunnel blast loading can be set at 190 mm/s without considering either the initial defects or the corrosion conditions during the operation.     

溪洛渡电站地下洞室群爆破地震效应的研究

 采用现场爆破振动测试研究复杂地下导流洞群爆破地震波传播规律,并利用萨道夫斯基经验公式对测试数据进行回归分析,测试结果表明水平向爆破质点峰值振动速度可以作为地下洞室的安全判据;应用FLAC3D数值软件模拟爆破振动对相邻洞室的影响,得到爆破振动作用下相邻洞室振动速度、应力和位移的分布规律,并从静载作用和动载作用两方面分析评价相邻洞室的安全稳定性。计算结果表明：现场测试结果与计算结果吻合较好;采用振动速度作为安全判据是可行的;爆破振动作用下相邻洞室迎爆侧是容易出现破坏的区域,且随着冲击荷载增大,迎爆侧直墙最容易出现拉伸破坏。最后针对具体工程,根据相邻洞室洞壁最大拉应力与最大振动速度的统计关系,并结合岩石动态抗拉强度准则提出爆破振动作用下相邻洞室发生破坏的临界振动速度。     

Blast-induced dynamic response on the interface of a multilayered pipeline

This study presents an analytical vibration propagation model on a multilayered pipeline based on a full-scale field test and numerical studies. The derived analytical expressions are evaluated through comparison against 3D dynamic numerical analyses and field measurements in three-layered pipelines. In this study, the blasting test results from two sites are used for equation verification. When a wave propagates in a multilayered medium, its physical characteristics, such as velocity or pressure, change depending on the properties of the medium. Therefore, when an external wave passes through each stratum of a multilayered pipeline, the magnitude of pressure or velocity shows lower level than before. To obtain the wave pressure reduction model, the interface pressure should be defined in advance so that the stress distribution at the contact surface, derived from the Lame's equation of a thick-walled cylinder, can be estimated. Using the results of experimental and analytical approaches, the obtained maximum vibration velocity of steel (inner) pipe and high density polyethylene (outer) pipe is almost the same. The distributed and reduced pressure exhibits a lower pressure state and time-delayed wave propagation when passing through thick and loose filler.     

爆破振动作用下边坡极限平衡分析的等效加速度计算方法

 基于波动理论,研究边坡相同质点振动速度不同爆破振动频率下质点位移、振动加速度及边坡应力状态,结果表明相同质点振动速度下,边坡峰值振动位移与频率成反比、峰值振动加速度与频率成正比,而边坡体应力峰值基本相同,质点振动加速度与边坡体应力状态没有直接的相关性,振动频率越高,位移、加速度及应力峰值沿边坡深度变化越快;综合考虑振动频率、加速度及边坡体应力状态的相互关系,基于边坡体中相同峰值振动速度产生相同的峰值应力,得到由高频爆破振动波加速度向低频振动波加速度的转换方法,提出边坡极限平衡分析法的爆破振动等效加速度计算方法,为边坡施工期爆破动力稳定分析爆破荷载确定提供理论依据。     

HDPE双壁波纹管的施工

简述了HDPE双壁波纹管的优点,从管道基础及沟槽开挖、管道安装、修补、闭水试验、连接、回填六方面出发,对HDPE双壁波纹管施工工序及要点作了全面的阐述,以最大限度地发挥该管材的作用。     

钢-混凝土组合梁开孔波折板连接件受剪性能试验研究

通过12组不同参数的开孔波折板连接件试件进行单调加载受剪试验,研究了不同构造参数的连接件试件的破坏形态、荷载-滑移特性、构造参数对受剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、开孔波折板的von Mises应力随荷载的变化规律。研究结果表明：开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分为无滑移阶段、弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;波高和混凝土强度对连接件的承载能力、抗剪刚度、滑移特性等影响显著;开孔波折板焊接边的von Mises应力大于自由边,折板段的von Mises应力大于平板段,开孔周边板的von Mises应力随荷载增加而增加;结构参数相同的试件,贯穿钢筋直径越小,其承担的剪力越大,连接件波高越大,贯穿钢筋承担剪力越小;与开孔板连接件相比,无贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了300%,设置贯穿钢筋的开孔波折板连接件的受剪承载力提高了约200%。     

地基沉降作用下埋地聚乙烯管强度失效的数值模拟

对聚乙烯(PE)管进行不同应变率下的拉伸试验,并采用率相关本构模型获得PE管的材料参数.利用Abaqus软件模拟了埋地PE管在地基沉降作用下的应力-应变行为,分析了PE管应力随沉降位移的变化情况,探讨了过渡段长度对PE管屈服应力的影响.结果表明:PE管的最大Mises应力随沉降位移的增加而增大,危险段发生在过渡段与沉降区或非沉降区的交界处;随着过渡段长度的增加,PE管屈服的沉降位移逐渐增大,在同等沉降位移条件下,长过渡段埋地PE管比短过渡段埋地PE管更安全.     

宁德核电站核岛基坑爆破开挖安全控制研究

 基坑在进行爆破开挖时,爆孔周围岩体必然会因爆炸作用而造成破坏,因此加强爆破开挖安全控制对于保障工程质量至关重要。以福建宁德核电站核岛基坑爆破开挖为依托,根据场地地质勘测资料,通过现场爆破振动试验获得场地爆破振动衰减规律,通过声波测试以及数值模型试验获得爆区损伤深度与距爆源30 m处质点峰值振动速度之间的函数关系,结合工程施工对基础爆破开挖损伤的要求确定30 m处爆破振动速度阈值,并通过后期全程监测验证控制参数的有效性。     

Effect of surrounding soil on stress–strain response of buried pipelines under ground loads

In order to determine the stress–strain response of buried pipelines under the ground load, the pipeline–soil coupling finite element model was established. The mechanical behaviours of buried pipelines in the soil stratum and the rock stratum, as well as the effects of surrounding soil's elasticity modulus, Poisson's ratio and cohesion on stress and strain of buried pipelines were investigated. The results show that the maximum von Mises stress, high stress area, axial strain and plastic strain increase with the increasing ground load. Buried pipeline in the soil stratum is more prone to failure than in the rock stratum under the same ground load. The maximum axial compressive strain appears at the bottom of buried pipelines when there is no buckling, and the maximum tensile strain appears on the two sides. High stress area, the axial strain, the plastic strain and the plastic area decrease with the increase of the soil's elasticity modulus and cohesion. But the surrounding soil's Poisson's ratio has a small effect on the stress and strain of buried pipelines under the ground load. The results can provide a theoretical basis and reference for safety evaluation, repair and maintenance of buried pipelines.