单薄山体岩质高边坡爆破振动响应分析及安全控制

针对赤湾山高边坡爆破振动响应问题,开展了爆破振动实测数据分析和动力有限元数值模拟,分析了单薄山体岩质高边坡的爆破振动响应特征.结果表明:幅值方面,迎爆侧坡面存在明显的爆破振动高程放大效应,高程放大效应测点的主振方向偏于垂直坡面走向;背爆侧坡面爆破振动随爆心距增加整体呈衰减趋势.持续时间方面,迎爆侧坡面爆破振动完整波形持...     

傍山隧洞爆破开挖的坡面振动特性分析

为研究傍山隧洞爆破开挖对邻近边坡的振动影响,采用有限元数值模拟手段,建立了简化"隧洞-边坡"模型,分析了爆破过程应力波的传播规律及位移的变化规律,查明了边坡表面不同位置处的质点振速峰值的分布规律,通过反映高程效应的爆破振动公式,分析了边坡在水平方向和垂直方向的高程放大效应,并对不同影响因素下边坡的振动效应进行了敏感性分析。结果表明:随着围岩级别的降低,坡面最大振速峰值逐渐增大;随着隧洞断面尺寸的增加,坡面最大振速峰值逐渐增大;隧洞位置对坡面振速峰值有所影响,综合考虑水平和竖直方向的距离与振速拟合比仅采用爆心直线距离与振速拟合效果要好。     

傍山隧洞爆破对结构面边坡振动效应的影响研究

为研究傍山隧洞爆破对含软弱结构面边坡的振动效应,基于平面有限元分析,对隧洞紧邻边坡的振动效应进行了分析。结果表明:不论是均质边坡还是结构面边坡,振速主要受爆心距的控制,在沿高程方向振速总体呈衰减趋势,局部部位出现高程放大现象;对于结构面边坡,由于结构面对波的反射叠加作用,在结构面位置处会发生突然上升后减小的现象,爆破监测中应重视结构面处的测点;结构面厚度越大,坡面振速峰值越大;结构面充填物材料参数性能越差,对应力波的反射和吸收就越多,坡面振速峰值越大;结构面起始位置高程越小,边坡坡面振速峰值越大;不同角度的结构面与坡面或坡顶等临空面形成几个界面,对波造成反射和折射现象,使得波的叠加增强,尤其体现在顺倾角度的结构面边坡。     

小湾饮水沟堆积体边坡爆破动力稳定分析

运用时程分析方法，分析小湾饮水沟堆积体边坡在爆破荷载作用下的动力稳定性。分析中考虑了爆振波在滑体、滑床中的传播规律以及与滑动面张开、滑移等性态的动态耦合过程。从滑动面张开、闭合状态及坡体的位移场来看，边坡在爆破开挖下不会出现整体滑动；但在距爆区20m的质点的峰值振动速度超过边坡的安全振速，因而在近爆区局部边坡可能会出现松动掉块等局部性破坏。     

硐室爆破对边坡坡面震动的数值分析

以湖北巴东某铁矿隧道硐室爆破施工为依托,建立硐室爆破震动模型,采用有限差分软件FLAC3D对硐室爆破引起的临近边坡坡面震动进行计算,得到硐室爆破下边坡质点震动规律,并对硐室爆破下边坡稳定性进行定性和定量评价。结果表明:质点振动峰值震速与爆心距相关,但出现高程效应;坡面和坡顶水平面质点震动峰值出现较明显方向差异;通过与现行规范进行对比以及拟静力法,能够对硐室爆破下边坡的稳定性进行有效评价。     

爆破荷载作用下岩质边坡动力稳定性分析

以西部某石料厂开采形成的岩质边坡为工程背景,应用数值模拟软件MIDAS/GTS对爆破开挖过程中的爆破振动荷载对已有岩质边坡进行数值模拟研究,得出在爆破作用下边坡的应力、位移和速度响应规律的时程曲线等结果。研究结果表明:边坡在爆破振动作用下主要破坏部位为坡体偏上部,且在坡体的表面将形成明显的拉应力区;岩质边坡坡脚处产生变形最大且应力集中,是由于其距离爆破荷载较近;随着高差升高,位移值逐渐增大,说明爆破振动在一定程度上存在高程放大效应;随着与爆源中心的距离逐渐增加,质点振速峰值总体呈现减小的基本规律。将现场实测数据与模拟数值进行对比,模拟结果和实际现场比较一致,进一步验证了数值模拟方法的可行性。     

城市隧道爆破对附近地表的振动监测与影响分析

对某现场爆破振动地表振动速度峰值监测结果进行了研究,拟合得到了地下工程岩石开挖爆破地面振动速度的变化规律,并对同断面、同药量、同测点掏槽爆破地表质点振速和非掏槽地表质点爆破振速进行比较,结果表明掏槽爆破产生振速较大,合理设计掏槽为关键点。     

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。     

复线隧道施工爆破对既有隧道结构的影响分析

结合襄胡二线新刘家沟隧道实际工程,通过对既有花果隧道的四次爆破振动测试分析及一次爆破验证,说明爆破振动的参数设计是合理的,质点的振动速度能够客观反映现场的地质状况和衰减规律,新建隧道施工爆破对爆心距最小的左边墙影响最大.随着测点与爆心距的增大,质点振速衰减明显,质点振动幅值依次减小.建议在新建隧道洞口段进行分段爆破,限制每次爆破最大段装药量,以保证既有隧道结构的稳定安全和正常运营.     

白鹤滩坝址柱状节理玄武岩爆破损伤质点峰值振速安全阈值研究

白鹤滩水电站坝址处柱状节理玄武岩分布广泛,节理裂隙发育,爆破损伤控制是白鹤滩坝基开挖中的技术难题之一。结合白鹤滩水电站坝基保护层开挖,开展水平预裂爆破、水平光面爆破和竖直孔复合消能爆破条件下的现场爆破试验,基于不同爆破方式下爆前爆后岩体声波速度的对比检测数据以及坝基岩体钻孔内预埋速度传感器的振动测试结果,建立坝基岩体损伤程度与质点峰值振速的对应关系,提出与声波速度降低率相关的质点峰值振速安全阈值。现场试验结果表明:质点峰值振速安全阈值是岩体的固有性质,不受爆破方式和爆破参数的影响;在声波速度降低率为5%,10%和15%的条件下,对应的柱状节理玄武岩爆破损伤质点峰值振速安全阈值可大致确定为50,65和90 cm/s。     

预裂爆破震动效应试验研究

为研究预裂爆破震动效应,在山东石岛湾核电站基坑进行多次爆破和声波测试试验,得到场地爆破震动衰减规律和爆孔下卧基岩的损伤范围。试验结果表明,岩性相同时,基岩损伤深度随最大段药量的增加而线性增加,随质点峰值震动速度增加而呈指数增加;离爆源越近,岩体受损程度越大;预裂爆破对爆孔上部岩体影响较大。同时,在试验的基础上,建立距爆源30 m处质点峰值震动速度与对应爆破影响下卧基岩深度的函数关系,进而确定以质点峰值震动速度为参考指标的预裂爆破安全控制标准,并在基坑边坡爆破中验证该控制标准的有效性。     

溪洛渡电站地下厂房爆破损伤范围及判据研究

通过现场爆破振动测试和数值模拟方法研究地下厂房爆破损伤范围及判据;在应用FLAC3D数值模拟软件中,损伤变量D被引入弹塑性本构模型,同时将简化的三角形荷载作为爆破冲击荷载施加在炮孔孔壁上,并根据岩石中有效应力确定爆破损伤范围。调整同时起爆炮孔数目,改变单段起爆药量,研究爆破损伤范围与单段药量的关系,结果表明:损伤深度和损伤水平半径均随单段药量的增加而增大,损伤范围随着炮孔深度增加而减小,爆破损伤最大水平半径出现在炮孔顶部面上。根据爆破近区质点速度衰减规律,并通过数据拟合得到对应于不同单段起爆药量的最大损伤水平半径和相应部位爆破质点临界损伤振动速度的关系,临界损伤振动速度可作为爆破损伤安全判据。研究成果有效地应用到实践中,对类似开挖爆破工程具有一定指导意义。     

某煤矿岩巷不同爆破方式振动特性研究

通过对煤矿坚硬岩石巷道爆破振动监测,基于萨道夫斯基公式,回归得到巷道掘进爆破和深孔松动爆破振动速度衰减规律,并采用小波包变换和HHT变换对两种爆破方式的地震波能量分布特征进行了对比分析。研究结果表明:在试验煤矿深部地层中,采用浅孔和分散装药的巷道掘进爆破地震波主振频率高,主要集中在150~250 Hz;集中装药的深孔松动爆破地震波主振频率低,集中在40~80 Hz;硬岩中巷道掘进爆破振动速度衰减规律符合软岩特征,而深孔松动爆破与硬岩一致,深孔爆破试验起爆药量没有超出允许单段最大装药量;低频区爆破地震波能量少,巷道掘进爆破地震波能量主要集中在128~277 Hz,深孔松动爆破地震波能量主要集中在32~64 Hz;深孔松动爆破地震波主振频率峰值能量大,是巷道掘进爆破的320倍。     

顺层岩质边坡的爆破振动控制标准试验研究

以某顺层岩质路堑开挖爆破为背景，进行了6次层裂爆破试验。测量边坡不同位置处的质点振速并对爆破前后的岩体进行声波探测，然后对振速测量结果和声波速度测量结果进行耦合分析，研究表明：边坡岩体发生爆破层裂后，波速显著降低，岩体的波速降低率随着质点振速增大而增大：质点振速越大，岩体层裂程度越严重，当质点振速小于临界值，岩体不发生层裂：爆破试验所得出的临界振速25．3cm／s可以作为该顺层岩质边坡爆破开挖时的振动控制标准。     

小湾水电站岩石高边坡爆破振动速度安全阈值研究

在国内外有关岩石边坡爆破振动速度安全阈值研究成果的基础上,通过小湾水电站岩石高边坡爆破振动荷载下动力响应计算,由各阶边坡马道上的峰值动拉应力与质点峰值振动速度间的统计关系,按照极限拉应力准则,确定小湾水电站岩石高边坡爆破振动控制的合理部位及安全阈值。研究结果表明,岩石高边坡爆破振动控制的合理部位为开挖区上一台阶马道的内侧,其振动速度控制标准为10cm/s。     

基于时程分析的岩质高边坡开挖爆破动力稳定性计算方法

提出一种计算岩质高边坡爆破开挖情况下动力稳定性安全系数的时程分析方法。根据爆破振动峰值速度衰减规律和爆破振动速度或加速度时程曲线，可计算得到特定时刻作用在各条块上的爆破振动惯性力，并根据其相位确定惯性力作用方向，然后施加到各条块上。结合刚体极限平衡分析方法中的Sarma方法，即可求得对应于该时刻边坡的稳定性安全系数。以某一时间步长进行整个爆破过程的计算，可得到相应的爆破动力作用下的边坡动力稳定性安全系数时程曲线。该法综合考虑爆破振动的幅值衰减、频谱特性和相位角的变化，突破了拟静力法中用综合影响系数折减爆破荷载的局限性，得出的边坡爆破振动稳定性安全系数随时间的变化规律，可较好地反映边坡稳定性在爆破过程中的变化过程，为优化边坡爆破开挖设计提供依据。     

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。     

Damage assessment of basaltic rock mass due to repeated blasting in a railway tunnelling project – A case study

The demand for tunnelling and underground space creation is rapidly growing due to the requirement of civil infrastructure projects and urbanisation. Blasting remains the most inexpensive method of underground excavations in hard rock. Unfortunately, there are no specific safety guidelines available for the blasted tunnels with regards to the threshold limits of vibrations caused by repeated blasting activity in the close proximity. This paper presents the results of a comprehensive study conducted to find out the effect of repeated blast loading on the damage experienced by jointed basaltic rock mass during tunnelling works. Conducting of multiple rounds of blasts for various civil excavations in a railway tunnel imparted repeated loading on rock mass of sidewall and roof of the tunnel. The blast induced damage was assessed by using vibration attenuation equations of charge weight scaling law and measured by borehole extensometers and borehole camera. Ground vibrations of each blasting round were also monitored by triaxial geophones installed near the borehole extensometers. The peak particle velocity (V_max) observations and plastic deformations from borehole extensometers were used to develop a site specific damage model. The study reveals that repeated dynamic loading imparted on the exposed tunnel from subsequent blasts, in the vicinity, resulted in rock mass damage at lesser vibration levels than the critical peak particle velocity (V_cr). It was found that, the repeated blast loading resulted in the near-field damage due to high frequency waves and far-field damage due to low frequency waves. The far field damage, after 45–50 occurrences of blast loading, was up to 55% of the near-field damage in basaltic rock mass. The findings of the study clearly indicate that the phenomena of repeated blasting with respect to number of cycles of loading should be taken into consideration for proper assessment of blast induced damage in underground excavations.     

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。     

熊渡隧道小净距段爆破振动监测与分析

结合熊渡隧道群爆破震动监控量测实践,阐明小净距隧道在爆破震动作用下的动态响应规律。结果表明：近爆源作用下的临近隧道应引入多参数的震动安全判据来执行严格的爆破控制;震动速度主要取决于爆心距和测点位置,爆心距越小震动速度越大;中夹岩墙上的爆破震动速度最大,其次是拱肩、拱脚上的测点;各测点的径向震动速度大于垂向,垂向大于切向;震动频率是径向小于切向,切向小于垂向,并且各测点切向震动速度和频率都接近于三矢量合成后的速度和频率。所以,相似条件下隧道爆破震动控制可以只监测与爆源断面相同的中夹岩墙上的径向震动,从而简化爆破震动监测。