基于叠加原理的隧道爆破近区振动预测方法

为了改善隧道近区振动强度预测的准确性,基于现场单孔爆破试验,在掌子面后方构建5排×11列的测点阵模型,在考虑震波频率随传播距离衰减的基础上,利用Anderson线性叠加模型来模拟掏槽孔爆破时的振动情况,建立符合现场实际的隧道近区振速计算模型。同时以北京兴延高速公路隧道梯子峪段爆破工程实测振动数据验证模型的可行性,并对隧道近区振速进行预测。研究表明:(1)基于波形叠加的爆破振动预测模型适用于隧道近区振动预测;(2)在平行于掌子面的隧道截面上,在一定范围内爆破地震波能量流动的方向逐渐分散而均匀,在垂直于掌子面的测线上,拱顶处速度衰减折线的斜率绝对值最大,衰减最快;(3)在模型分析区域中,随着到掌子面距离的增加,不同隧道截面上测点对群孔效应敏感性不同,距离掌子面越近,敏感性越大。     

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。     

考虑电子雷管延期误差的隧道爆破叠加振动研究

复杂环境下的城区隧道爆破对振速要求严苛.为了研究电子雷管延期误差对多孔延时爆破叠加振动的影响,以重庆市观音桥隧道为背景,基于Anderson叠加理论,以四孔掏槽爆破为例,以0.1 ms为误差微元,采用枚举法遍历计算考虑延期误差时所有可能起爆时间组合的叠加最大振速,分析研究不同孔间延时下延期误差对叠加振速的影响,以及不同延期精度对叠加振速的影响.研究结果表明:在考虑电子雷管±1 ms延期误差时,各延时的叠加最大振速几乎均有不同程度的增加,有无延期误差的叠加振速差值整体上随孔间延时增大而减小;孔间延时相同时,电子雷管延期误差对较大药量的叠加振速影响更大,1.2 kg药量的叠加振速最大差值为0.32 cm/s,1.4 kg药量的叠加振速最大差值可达1.03 cm/s;叠加最大振速随电子雷管延期精度变化大致符合线性增长的规律.当隧道爆破要求控制在低振速水平时,需要通过计算选择叠加振速受电子雷管延期误差影响较小的孔间延时.     

地铁隧道爆破振动对地面的影响规律研究

为控制地铁爆破开挖引起的振动对地表建筑物的影响,需要探明爆破振动传播至地表过程中的衰减规律。通过中深孔爆破法进行现场试验,试验孔装药量对应实际工程中单段药量,模拟大连地铁1号线隧道爆破掘进作业,采用钻孔监测与地表监测相结合的方法,分别在地表和地表以下1.5 m,7.5 m和15 m深的孔内安置监测点,监测爆破振动在不同深度的质点振速。同时,利用FLAC3D软件对现场试验中各观测点质点振速峰值进行数值计算,分别采集试验与数值模拟的质点振速峰值,并通过萨道夫斯基经验公式进行回归分析。结果表明:地下爆破振速的监测结果较地表小,振速峰值约为地面的50%~64%;对比萨道夫斯基公式反算的振速与数值模拟计算结果,数值模拟得到的质点振速与实测结果更接近,可以通过数值模拟结果对萨道夫斯基公式进行修正以提高预测精度。     

中远区微差爆破振动叠加效应影响因素分析

微差爆破中先后起爆的炮孔产生的地震波相互叠加是一种常见现象.从单孔爆破振动特性出发,对中远区微差爆破振动叠加效应的产生及其影响因素进行了分析.微差爆破的振动波形在近区主振相持续时间短,波形窄,叠加效应不明显,各分段爆破的波形基本独立,而中远区振动波形主振相持续时间长,波形拉宽,叠加效应较明显,难以辨别各分段爆破的波形.中远区微差爆破振动叠加效应产生的主要因素是介质的衰减慢.振动叠加强度与爆源结构特性、爆心距和间隔时间有关.     

双临空面条件下隧道爆破近区振动波形构造与应用

近年来基于单孔爆破振动数据进行微差振动合成计算是研究的热点。为解决第二临空面形成后波形计算问题,以莲塘小净距隧道为工程背景,设计现场爆破试验获取双临空面下单孔波形;利用小波包变换分析实测波形的优势频带,将单孔波形分解为各优势频带的多个子波;通过拟合得到炮孔药量、爆心距与各频带子波最大振速峰值的函数;利用该函数获取全部炮孔在不同频带的子波,叠加所有频带子波构造出各孔单孔波形;由此计算炮孔位置、药量变化下不同微差爆破合成振动波形,得到最优孔间延时。结果表明:计算所得合成波形与实测波形在频率组成和波形趋势上相吻合,各振速峰值误差小于0.3 cm/s;周边孔延时为6～7 ms时减振效果最佳,现场应用效果良好。     

下穿隧道掘进爆破地表振动波传播规律

为解决新建隧道下穿既有村庄爆破施工的安全难题,运用理论分析和现场监测手段,针对新建隧道爆破振动荷载作用下地表建筑物的振动响应及振动波衰减规律进行深入研究。结果表明：爆破振动传播规律受地质条件和测试方位的影响较大,3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,其中垂直方向振动信号拟合出的场地系数k值偏大,衰减指数α值偏小;频率对爆破振动强度存在不可忽略的影响,构建考虑频率影响的振速预测模型更符合实际,并给出下穿隧道掘进爆破的损伤范围为R≤42.6 m。     

基于驾乘人员舒适性的近接隧道施工爆破振动安全基准研究

以新岭隧道为工程背景,分析爆破施工对近距既有隧道的振动影响,并根据相关的研究资料分析得出振动速度对于驾乘人员舒适性的影响,确定在保证驾乘人员舒适性条件下的容许最大振动速度;其次采用测试条件下最大振动速度、最大单段药量、布点到爆区中心的距离,根据工程实际得萨氏公式系数,利用公式计算在容许最大振动速度下的最大单段药量,以此标准,提出爆破安全控制基准,减小新建隧道对于近距既有隧道驾乘人员舒适性的影响。     

隧道内部爆破振动传播规律与降振技术研究

目前隧道施工普遍应用矿山法,爆破振动对隧道内围岩、支护结构的影响及其灾害控制一直是热点问题。为研究爆破振动在隧道内部的传播规律,以某软弱围岩隧道为工程背景,分别对错距三台阶齐爆和分爆的振动信号进行现场监测。采用萨道夫斯基公式非线性回归、Fourier变换方法对测试数据进行分析和研究。结果表明：对于隧道同一断面,拱顶具有振动速度大、振动主频高、衰减速度慢的特点;三台阶间采用100 ms延时爆破时,可以实现爆破能量在时空分布上的离散,振动叠加效应明显减弱。设计单孔爆破试验,掏槽区域中间设置试验孔,试验孔与整个爆破网络的延期设置为100 ms获取单孔振动波形,基于线性叠加原理,计算不同延期时间下掏槽爆破合成振动波形来优选微差延期时间。结果表明：孔间延期时间在4～7 ms时,掏槽爆破引起的峰值振速急剧下降,干扰降振的效果明显,延时超过7 ms后,峰值振速无显著差异;掏槽孔延期时间取7 ms时减振效果最佳,将最佳延期时间应用于现场爆破,取得了良好的降振效果。     

基于光面爆破原理的隧道中心沟槽爆破方法

为了解决隧道中心沟槽爆破中往往存在超挖量大、开挖成型质量差等问题,以国家“十三五”重点工程——赣深高铁龙南隧道为工程背景,针对隧道中心沟槽爆破开挖存在的问题,在参考现有沟槽爆破设计的基础上,提出一种基于光面爆破原理的隧道中心沟槽爆破方法。并采用数值模拟与现场试验手段对其进行检验验证。研究结果表明,采用提出的隧道中心沟槽爆破方法,沟槽爆破开挖宽度方向总超挖量减少了60 cm左右,炸药单耗由之前的1.03 kg/m³降低到0.76 kg/m³,沟槽总体成型质量较好,取得了良好的应用效果。     

近区爆破对大桥振动影响的监测分析

近区开挖爆破会引起桥梁产生振动响应。为确保桥梁安全。对爆破振动进行实时监测,并及时反馈指导爆破施工。对实测数据分析并利用db8小波基对桥墩基处振动信号进行小波分析,研究了不同频带的相对能量分布。认为爆破振动不影响桥梁的安全。     

深孔台阶爆破近远区振动特征的试验研究

为了探索深孔台阶爆破在近区和远区的振动特征,以现场试验为基础,利用回归分析、随机分析及小波包分解技术,从爆破振动信号的衰减规律、三分量特征、随机特征及能量分布等方面对二者进行了对比研究,结果显示:振速三分量在近区的K、α值均大于远区,远区各分量的α值更为接近。振速三分量在远区的相关系数大于近区,且更接近1,三分量中垂向分量的相关系数最大。近区当比例距离小于5时,径向振速最大,比例距离大于等于5时,垂向振速最大。远区的垂向振速最大。无论在近区还是远区,切向振速一般最小。振速三分量在近区的变异系数大于远区,径向振速的变异系数在近区和远区较为接近。最大段药量或爆心距增加时,近区及远区的能量均向低频带流动,近区的移动速度更快,同时近区及远区能量分布的频带宽度也将趋于集中,近区的频带宽度更宽。     

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。     

构筑物爆破拆除振动规律的研究

现有构筑物爆破拆除振动的研究主要集中于爆破振动、后座振动与塌落振动,其中以塌落振动占主导地位。通过理论分析及工程实际监测案例发现：塌落振动又可分为前期爆破切口闭合振动和后期主体塌落振动,对于特殊结构爆破拆除切口闭合振动与主体塌落振动处于同一影响水平。文章从理论与实践的角度分析了爆破振动、后座振动、切口闭合振动和主体塌落振动的生成、传播规律及其对周边结构的危害等级,并提出了相应的降振措施与振动监测建议     

基于损伤累积的爆破振动传播规律试验研究

为进一步揭示基于损伤累积的爆破振动波传播与衰减规律,设计混凝土试块进行损伤累积及爆破振动测试试验。结果表明,测点损伤值随爆破次数增加持续增大,中远区测点损伤有初期缓增及后期突增两阶段;测点单次爆破振动速度随距离增大而减小,近区测点振动速度减小较中、远区测点快;测点爆破振动速度随爆破次数增加总体减小,且爆源近区减小较快,中远区呈小幅度缓慢减小;随爆破次数继续增大各测点振动速度存有突增过程,且衰减系数 增加缓慢, 值减小,两者均存在小幅度畸变过程;多次爆破时确定振动安全阈值及爆破振动波传播衰减规律( 、 值)时应充分考虑损伤累积效应。     

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。     

毫秒延时爆破振动叠加作用的数值模拟研究

首先进行了单孔爆破地震波数值模拟,其波形变化规律与相关研究相吻合。在此基础上进行了两孔延时间隔为0～25ms的爆破振动波形叠加作用的数值模拟,并讨论了两种不同延时间隔理论的可行性和实用性。研究表明,即使延时间隔不足1/5倍主震周期,毫秒延时爆破的振速也低于齐发爆破的振速;当延时间隔约为1/2倍主震周期时,存在部分测点振速低于单孔爆破振速的现象,但由于爆破振动周期不规则变化,其降振的可靠性不高;当延时间隔大于地震波持续时间时,可避免前后地震波主震段叠加,从而将多孔毫秒延时爆破振速降低至单孔爆破的振速。     

下穿既有隧道爆破振动响应研究

以沪昆客专贵州段小高山隧道泄水洞下穿既有高铁隧道正洞爆破施工为工程实例,在泄水洞开挖下穿既有铁路隧道时,为确保既有隧道结构安全和爆破振动影响问题,采用稳健回归和小波包等分析技术,研究了在既有隧道正洞内设置沙质缓冲层,其在下穿隧道施工中爆破地震波特征和传播机制。结果表明:主频率分布范围较广;缓冲层有效地吸收了大部分高频带能量,到达既有隧道结构的能量主要集中在第2~第4频带部分,振动速度峰值降低了34%左右,各方向的主振频率主要位于5~70 Hz的中低频范围;切向的能量占主要优势,须重点关注。研究为下穿既有隧道正洞施工,保证其结构安全和沉降满足要求奠定了理论基础,该成果可为类似下穿隧道工程和小距离隧道工程爆破振动控制提供参考。     

负高差地形爆破振动规律研究

为了研究负高差地形对爆破振动波传播的影响,对广东陆丰核电站观景平台爆破工程进行了长时间的爆破振动监测。通过对监测数据的对比分析得出了负高差地形下爆破振动规律。结果表明:相较于平整地形,在负高差地形下,爆破振动速度在水平方向上表现出整体衰减、局部异常的现象,在垂直方向上则表现为整体衰减。同时,发现在负高差地形下,炮孔的深度L与坡的高度H之间的大小关系对爆破振动波的传播影响较大;L>H时,炮孔底部装药低于测点,出现高程放大效应。该放大效应与地形对波的叠加相互作用,致使爆破振动波表现出整体衰减、局部异常的现象;L相似文献