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.     

立体交叉隧道近距离爆破振动控制研究

青岛地铁新建2号线和3号线区间隧道立体交叉处净距仅有0.2 m,矿山钻爆法施工新隧道对既有隧道的振动影响较大。因上部3号线隧道等待铺轨,在确保交叉段既有隧道安全稳定的同时,还需保证新建隧道的施工速度。结合现代信息化施工技术,利用爆破振速衰减规律对既有隧道爆破质点振动速度监测值进行拟合分析,合理预测质点振动峰速并及时反馈指导施工,根据爆破掌子面与交叠点的距离分阶段从减少单段装药量、控制安全距离等手段优化了现有爆破方案。然后提出了掏槽区打空孔减振和拱顶取芯隔离带两种减振方案,通过FLCA3D动力模型分析验证了拱部隔离带的减振效果,控制了最大振速,在既有隧道质点振速不超过报警值的情况下,保证了新建隧道安全、快速地通过交叠区段。     

爆破对运营地铁隧道影响的动力特性分析

通过三维有限差分程序FLAC 3D有限元法分析毫秒延时爆破对运营地铁隧道结构的动力影响特性,分别对大、小两种形状断面的隧道进行模拟计算。模拟结果认为:隧道周边衬砌处水平振速大于垂向振速,隧道迎爆侧振速远大于对称的另一侧。隧道迎爆侧是爆破振动控制应关注的重要部位。     

小净距地铁隧道爆破动力特性与破坏模式研究

小净距地铁隧道爆破极易引起先行洞衬砌开裂、剥落现象,具有很大施工风险.以在建青岛地铁小净距隧道为例,建立三维有限元动力模型,研究先行洞衬砌振动速度、应力状态以及能量时程.后行洞爆破对先行洞衬砌迎爆侧边墙影响最大,最大振速达到15mm/s.振速峰值时刻均＜5μs,可采用微差爆破控制地震波叠加效应,避免过大振动破坏.先行洞衬砌迎爆侧边墙衬砌混凝土主要呈振动破坏和剪切破坏;拱顶主要为横向拉伸破坏,易出现纵向拉伸裂纹,先行洞衬砌边墙能量密度远大于拱顶.在施工时,应确保迎爆侧边墙厚度和配筋率.     

贵阳市轨道交通2号线爆破施工地表振动规律研究

以贵阳市轨道交通2号线地铁爆破施工为背景,进行沿隧道爆破掘进方向的地表振动规律研究。通过监测由爆破振动引起的不同间距测点的振动速度波形,研究地表振动特性和振动衰减规律,结合现场实际装药状况和地质情况,综合分析得出以下结论:1)上导掏槽孔爆破引起的地表振动最大,也是影响地表建筑物安全的主要因素;2)将掏槽孔和辅助孔、周边孔分两次爆破能有效避免振动叠加,降低地表振速,且采用分次爆破产生的振动主频比采用孔外延时爆破产生的主频要高;3)当爆心距超过50 m时,地表最大振速减小至1 cm/s以下,对建筑物的安全基本不构成影响。     

充水高密度聚乙烯波纹管爆破振动动力响应特性

为研究爆破振动作用影响下高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE)波纹管的动力响应特征,通过现场预埋HDPE管道的爆破试验,对不同爆破距离条件下的HDPE波纹管的振动特性进行分析。结合LSDYNA有限元数值模型分析方法,建立试验的数值模型以及充水状态管道的数值模型,研究了充水状态HDPE管道在爆破振动作用下的动力响应,并结合规范给出参考的安全判据。研究表明,爆破振动作用下,充水管道的振速值略小于无水管道的振速值,管道内的水能一定程度上降低爆破振动对管道的影响;管道各截面处迎爆侧的振动速度和von-Mises有效应力均大于管道背爆侧,管道底部附近的动力响应值较大,且管道峰值有效应力与管道峰值振动速度之间具有线性函数关系;不同埋深情况下,管道振速与地表振速之间存在函数关系,结合规范中管道最大允许工作压力以及管道应力与振动速度的函数关系,得到该场地条件下不同管道埋深的 HDPE波纹管(充水)的地表爆破控制振速,为工程实际提供指导。     

小净距新建隧道爆破对运营隧道的影响与控制

大帽山小净距新建四车道隧道扩建施工对邻近运营隧道的安全构成威胁。考虑运营隧道的初期支护作用,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立新建隧道爆破效应在邻近运营隧道传播的数值计算模型,分析新建隧道爆破施工对邻近运营隧道的影响规律与药量控制标准。分析表明:小净距新建隧道爆破施工主要对邻近运营隧道迎爆面衬砌的侧墙顶部、中部及墙脚有重要影响,运营隧道的破坏首先是由迎爆面侧墙中部质点振速超过安全允许振速值造成;振速数值模拟结果与实测数据拟合公式计算结果基本一致。通过不同装药量爆破结果的分析,提出了新建隧道爆破的控制药量值。可为隧道扩建及小净距隧道施工提供参考。     

隧道联络通道爆破监测及振动特性研究

依托某大跨隧道工程,研究了爆破地震波对隧道后方围岩的振动特性及传播规律,以避免爆破对掌子面后方近接联络通道造成损害。首先开展联络通道的爆破振动测试试验,分析了联络通道不同爆心距条件下X、Y、Z方向的振速和主频特征,结果表明掌子面后方联络通道处振速水平方向大于垂直方向,主振频率大体随爆心距增加而逐渐衰减,但会出现波动与局部激增;由于掌子面后方已开挖洞室的空气层对地震波造成了显著的衰减,使得爆破地震波的传播路径发生改变,致使相同药量条件下,后方联络通道最大振速并不处在爆心距最近位置。通过对主频傅里叶变换转换至频域进行频谱分析,得到距爆心较远频带集中区域能量整体普遍高于距离爆心较近处,验证了不同地形产生的空气层高频滤波差异作用。最后通过对照安全允许标准,得出隧道爆破扰动下联络通道初支的峰值振速和主振频率在规范规定的安全范围内,不会引起联络通道破坏。     

小净距隧道围岩的爆破振动影响规律研究

小净距隧道后行隧道爆破施工会引发相邻先行隧道围岩振动,振动强弱与隧道净距和单次炸药量相关,通过工程现场监测和数值模拟相结合的方式,对隧道净距的影响规律展开研究。结果表明,小净距隧道后行隧道掌子面起爆时,相邻先行隧道迎爆面拱腰处围岩爆破振动速度最大,最大振速随隧道净距的增大而不断减小,随单次炸药量的增大而增大。当Q/R³＜1×10^-3时,后行隧道掌子面爆破对先行隧道围岩的爆破振动影响可忽略不计。对先行隧道围岩最大振速进行萨道夫斯基公式拟合,得到小净距隧道相邻先行隧道Ⅲ级围岩最大振速预测方程中的场地系数K=8.73,衰减系数α=0.83。     

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。     

某铁路隧道下穿高速公路爆破振动研究

结合沪昆铁路某隧道下穿沪昆高速公路的实际工况,应用三维有限元软件MIDAS/GTS-NX模拟下穿隧道与既有高速公路相对位置不同时,新建隧道爆破施工引起既有高速公路挡墙和路基的动力响应规律。结果表明:在装药量保持不变情况下,新建隧道与既有高速公路相对位置发生变化,既有挡墙和路基振速响应峰值的出现部位不尽相同,当隧道位于挡墙正下方和左下方时,挡墙底部临空侧点的振速值最大,当隧道位于挡墙右下方时,挡墙底部内侧点的振速值(峰值为0.61 cm/s)略大于挡墙底部临空侧点的振速值(峰值为0.59 cm/s);对于路基,当隧道位于挡墙正下方和右下方时,左线路基底部右侧点的振速值最大,当隧道位于挡墙左下方时,左线路基底部左侧点的振速值最大。因此,在下穿隧道爆破施工时,为保证既有高速公路挡墙和路基的安全运营,应重点监测距爆心最近的挡墙底部临空侧和左线路基的振速响应,必要时可进行加固处理。此研究成果可为类似工程爆破开挖及振动控制提供参考。     

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。     

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。     

钻爆法施工对邻近埋地管道影响的现场实测与数值模拟分析

当城市地铁采用钻爆法施工时,隧道爆破施工产生的爆破地震波将对邻近埋地管道产生不利的影响,加大施工难度和风险。文中以大连市地铁一号线为工程背景,采用现场实测和数值模拟相结合的研究手段,对钻爆法施工过程中爆破地震波在岩土体内的衰减规律及埋地管道的爆破振动响应进行了研究。结果表明:管道和地表沉降时程曲线大致呈指数分布,两者趋势一致。管道沉降监测点的直接监测值和间接监测值呈一定的比例关系,且前者大于后者。数值模拟得到的爆破地震波衰减规律与实测结果基本一致,说明地铁隧道采用钻爆法施工时,借助数值模拟研究爆破振动效应是可行的。依据现场实测数据,建立了能够反映地铁隧道采用钻爆法开挖时爆破地震波的传播规律的质点萨道夫斯基预测公式,在后续隧道采用钻爆法施工时,可以参考萨道夫斯基公式并结合现场实测数据来不断的调整和完善爆破参数,从而指导地铁隧道后续阶段的施工。     

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。     

地下厂房硬性结构面切割围岩体爆破振动特性研究

为研究多硬性结构面切割下围岩体的爆破振动特性,依托托巴电站地下厂房,开展多硬性结构面切割围岩体的爆破振动特性现场试验研究。首先,分析托巴地下厂房硬性结构面的岩体特征与现场施工情况;然后,基于工程现场条件,设计地下厂房爆破振动试验方案,开展爆破振动现场监测试验研究。研究表明,多硬性结构面切割围岩体中峰值振速衰减规律受到比例距离(爆心距与炸药量的立方根之比)和结构面倾角的共同影响,呈现显著的非线性关系;同时,重点针对结构面倾角对围岩体爆破振动特性的影响,研究考虑比例距离和单结构面不同倾角下的围岩质点爆破振动规律,并提出相应的计算公式;在此基础上,基于围岩爆破安全振速理论,研究地下厂房多硬性结构面切割围岩体的爆破安全距离,并将研究成果进行工程应用实践。     

复杂立交隧道爆破开挖参数设计及动力响应分析

针对双洞平行隧道钻爆法施工上跨多条既有隧道这一复杂施工条件,通过理论计算确定了合理的光面爆破开挖参数,结合现场监测数据对双洞新建隧道上跨爆破施工影响下临近和既有隧道支护结构的震动响应规律进行了研究。结果表明:爆破作用下隧道衬砌结构的迎爆面是最危险面,这一位置的振速较其他位置要高,施工中需要重点监测;爆破冲击荷载作用下的隧道衬砌结构三个方向的振动速度大小不同,但是变化规律基本相同;依据衬砌结构的振速判断其稳定性与安全性时,应采用节点三向振速的合速度;爆破冲击下相邻、相交隧道衬砌结构的最大振速小于规范中的允许值,支护结构处于安全状态,表明爆破施工方案合理可行的。研究成果可以为类似条件下隧道施工提供借鉴。     

隧道近距下穿老旧建筑物爆破振动监测及减振技术研究

以成渝客运专线新红岩隧道为工程背景,对隧道近距离下穿老旧建筑物的爆破振动监测方法及减振技术进行了研究。通过对老旧建筑物的爆破振速进行实时监测和数据回归分析,拟合出萨道夫斯基公式中的K,α值,优化后续隧道爆破施工。相对于非电雷管,在装药量不变的情况下,采用电子雷管掏槽,振速降低50%以上,在振速、爆心距、单段药量相同的情况下,采用电子雷管掏槽,施工进尺增大70%。从布置减振孔、装药结构、微差延迟爆破3个方面提出了爆破振动控制技术,实现控制爆破振动速度在老旧建筑物的安全振速范围以内,确保了老旧建筑物的安全。     

隧道超小净距下穿深埋供水管线爆破监测及减振技术研究

针对隧道超小净距下穿深埋供水管线的爆破监测及减振控制难题,依托实际隧道工程,提出有压大直径供水管线的爆破振动安全控制值;采用现场试验测试方法,建立隧道爆破掌子面前方围岩和掌子面后方围岩的振速关系,提出深埋地下管线的爆破振动间接监测方法——利用掌子面后方围岩振速推知前上方管线处振速;提出复杂条件下隧道超小净距穿越供水管线的综合减振爆破技术,即多级楔形掏槽+分部爆破+孔外微差延时爆破控制技术,控制管线振速在安全范围内,实现隧道能够安全、经济、快速的穿越城市建筑群和地下管线等高风险源区。     

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。