掏槽孔爆破作用下隧道掌子面应力传播与衰减规律研究

为明晰掏槽孔爆破作用下隧道掌子面应力传播与衰减规律,借助爆破试验分析隧道掌子面在掏槽孔爆破作用下水平方向、竖向和斜向的振动速度变化规律,同时采用ANSYS/LS-DYNA模拟掏槽孔爆破作用下隧道围岩同一截面内应力传播特点。研究结果表明：隧道掌子面边缘测点振动速度大于距爆源近测点振动速度,最小爆源距测点振动速度大于中间位置测点振动速度;隧道掌子面的拱顶和拱肩位置振动速度较大,上部测点振动速度大于下部测点;隧道掌子面应力主要集中在水平方向和竖向,纵向应力较小,水平方向和竖向应力变化时刻主要集中在0～5 ms,水平方向应力传播范围更广;隧道掌子面炮孔下方测点应力大于同爆源距上方测点。相关结论可为类似隧道动力响应分析提供参考。     

城市超浅埋小净距隧道爆破振动响应特性研究

为分析浅埋小净距隧道爆破引起地表及临近先行隧道振动的影响,开展爆破振动现场监测实验,得到了各典型爆破段引起地表及已开挖隧道迎爆侧的振动传播规律。结果表明：地表及邻近隧道对应爆破掌子面前后25m范围内,前方质点速度大于后方,但后方各点的振速衰减比前方快;地表各测点振动速度垂直方向分量最大,切线方向与径向方向相近,已开挖隧道迎爆侧边墙各测点径向方向分量最大,为垂向和轴向的1.5～4.0倍;掏槽和扩槽爆破时受岩石夹制作用大,引起地表和已开挖隧道振动速度相对较大,辅助和周边装药段爆破振动较小;并依据国家《爆破安全规程》,对隧道易破坏位置进行了分析。研究成果可为同类隧道爆破开挖与振动控制提供参考。     

鹤上三车道小净距隧道爆破振动测试与分析

结合福州国际机场高速公路鹤上三车道小净距隧道工程实践,对小净距隧道中间岩柱在爆破荷载作用下的振动响应进行相关监测,分析振动波在不同级别围岩、不同监测位置的传播及分布规律。研究结果表明:隧道中间岩柱边墙部位振动速度大于拱脚部位,且随着围岩质量提高,振动速度差别逐渐减小;最大振动速度出现在迎爆侧边墙测点的径向方向,可将其作为爆破振动的控制速度;当隧道净距为6 m左右(约0.35B)时,爆破振动对中间岩柱的影响范围为爆破面前后10～20 m,且随围岩质量提高,影响范围相应减小;爆破面前方中间岩柱受爆破振动影响要大于爆破面后方岩体,施工中宜加强该部位监测;同时,宜严格控制爆破总药量和单段最大药量,且分段爆破时,爆破段差应不小于100 ms。该研究结论可为类似条件下小净距隧道的爆破控制和现场监测提供借鉴与参考。     

山岭隧道后行洞掘进爆破对先行洞振动影响研究

以国道109新线高速公路小龙门隧道工程为依托,对隧道掘进爆破引起的振动进行监测,以此研究小净距隧道后行洞爆破开挖对先行洞迎爆侧的振动影响。分析结果表明：在同一位置处,质点峰值振动速度VZ>VX>VY,且随爆源距离的增加,VZ的衰减速率大于VX和VY;在爆源附近,已成形中隔岩区的峰值振动速度要大于未成形中隔岩区,而在爆源中远区,质点峰值振动速度趋近一致;在爆源远区,峰值振动速度主频域分布在低频区,接近衬砌结构自振频率,应采取相应措施避免产生低频共振危害。     

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。     

爆破振动对既有隧道安全影响分析

在天长岭隧道施工过程中,确保临近既有隧道的安全,运用现场爆破监测技术对临近隧道的振动速度振动主频持续时间进行监控。通过爆破数据拟合,确定不同围岩下最佳炸药用量,使既有隧道振动速度符合规范要求,对于毫秒延迟爆破,用总药量拟合爆破振速方程更符合工程要求;由于工程地质复杂多变,隧道线性施工,不同地质情况下爆破振动频率不尽相同,仅对围岩等级相同的情况下分析不同爆心距与峰值振速下既有隧道拱脚处测点爆破振动主频预测,为工程临近隧道安全爆破提供参考。     

仰天洞隧道爆破掘进对邻近引水渠的影响分析

为确保仰天洞隧道爆破掘进期间邻近引水渠安全,采取控制装药量与爆破时间间隔等措施降低爆破振动速度。对隧道爆破引起的引水渠振动速度进行现场监测与数值模拟分析,并给出引水渠所处地质条件下的萨道夫斯基公式。研究结果表明,引水渠切向振动速度最大,径向次之,垂向最小;底板眼单段总装药量虽最大,但振动速度较小;径向、垂向、切向最大振动速度均出现在掏槽眼处,且满足规范限值要求,可通过控制掏槽眼装药量减小隧道爆破振动的影响;数值模拟结果与现场监测结果误差较小,可采用有限元数值模拟进行隧道爆破振动影响分析。     

临近爆破处既有建筑物振动响应分析

为揭示爆破对临近建筑结构振动的影响，以临近某隧道出口爆破处一框架结构民房为研究对象，建立了以爆源-岩石-建筑物为整体的三维数值模型，采用对单个炮孔施加爆破振动荷载的方式，研究了不同爆心距和炸药埋深对结构三向振动速度的影响规律。结果表明，随着建筑物高度增加，各工况均存在明显的高程放大效应，其中不同炸药埋深工况下放大倍数为1.94～2.27；随着爆心距的增大，垂直振动峰值速度是径向振动峰值速度的2倍以上。因此，结构各层测点的振动速度不仅受标高因素的影响，还受其他因素的影响。     

隧道爆破开挖施工对古建筑振动速度的影响

以南京古建筑鼓楼为研究对象,结合南京地铁四号线隧道施工方案,采用ANSYS通用有限元软件建立分析模型,模拟计算隧道爆破开挖施工引起的鼓楼振动情况,并用试验验证了数值分析方法的可行性和可靠性。分析结果表明:振动波在鼓楼城阙中传播以高频为主,在碑楼以低频为主;测点振动速度峰值随药量和进尺的增大而逐渐递增,随爆源距的增加而逐渐减小;高度放大效应让部分测点振动速度峰值随爆源距的增大出现增大现象;鼓楼爆破施工药量宜控制在60g以内,进尺宜采用0.5m,并采取微差爆破技术减小振动效应。     

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.     

隧道爆破振动对周边建筑物振动影响及减振措施研究

对城万快速公路通道某隧道出口临近建筑物爆破振动速度进行监测,结果表明:隧道临近建筑的垂直振速大于径向振速和切向振速,应以监测其垂直振速为主;山区建筑物大多依山而建,其后的挡土墙或土台阶可以削弱隧道爆破振动对房屋的破坏,起到隔振作用,尤其是当台阶高度大于0.5m时,其隔振效果明显增强;增设隔振沟、采用微差起爆可以起到减振作用。     

并行小净距隧道楔形掏槽爆破振动效应研究

以重庆鸭江隧道小净距段爆破掘进施工为背景,采用现场振动监测与数值计算相结合的方法研究了并行小净距隧道后续洞上台阶采用楔形掏槽爆破产生的振动效应,分析了掏槽孔与掌子面之间的布置角度对振动速度场的影响。结果表明:先行洞迎爆侧边墙上的最大振动速度出现在后续洞爆破掌子面的侧后方;掏槽孔的布置角度越大则振动强度的极值越大,极值出现的位置也越靠近爆破掌子面。可以通过减小掏槽孔的布置角度来实现降低隧道掘进爆破振动强度的作用,此外在施工现场布置振动监测点时应考虑掏槽孔布置角度的影响,掏槽孔的布置角度越大则振动监测重点区域与爆破掌子面间的距离越小。     

两相近隧道竖井爆破振动监测与分析

为保证秦岭天台山隧道两通风竖井的安全,开展竖井爆破振动监测试验,在两竖井内分别布置测点,研究开挖爆破对两竖井井壁结构的振动效应.通过对典型装药段爆破引起的三向振动速度分量分析,得到了大直径竖井全断面爆破引起井壁振动的传播规律与分布特征.结果 表明:先行井掏槽爆破由于仅存在一个自由面,引起爆破井内振动最大,临近井迎爆侧振...     

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。     

近距离穿越古迹隧道爆破施工爆源参数优化

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件研究了监测节点受循环进尺长度和掏槽型式影响的动力响应规律,并结合现场测振系统的反馈数据优化施工方案;为验证优化方案的施工效果、进一步探究振动波传播规律,利用小波时频分析研究了影响主振频率、幅值及振速幅值的主要因素。结果表明:不考虑山体崖面影响,循环进尺为2 m、3 m时,爆源垂直对应的监测节点振速峰值由1 m循环进尺对应的“谷底”位置转变为“坡顶”位置,但总体仍表现为循环进尺越大,隧道爆破对监测点的影响越大;考虑山体崖面时,越靠近出洞口崖面,各监测节点振速峰值受隧道洞室影响的变化规律逐渐消失;而相同掏槽型式下,循环进尺的减小能有效地降低主振频率的集中范围。     

层理对爆破振动传播规律的影响

 山东海阳核电厂场地层理分布比较明显,在岩基爆破开挖过程中,通过测试爆区后方测爆连线与层理走向不同夹角方向的一系列测点的振动速度值,求出了与层理走向不同夹角方向的爆破振动衰减规律。文中指出当不考虑爆破抵抗线后冲力等其他因素影响时,同一爆源的相同爆源距处,在顺着层理走向测得的爆破振动速度值大于在垂直于层理走向测得的爆破振动速度值,给出了爆破振动衰减指数随测爆连线与层理走向夹角的增大而增大的结论。在进行爆破振动监测时,应该按照场地地质情况,合理布置监测点。当现场情况较为复杂时,沿爆源周边多布置几个监测点是必要的。     

公路隧道爆破施工对邻接人防工程影响的安全监控分析

针对穿越既有人防工程的软弱围岩公路隧道,采用小进尺的微差光面爆破技术,合理安排施工顺序,减小爆破振动效应及其影响,结合施工监测并及时反馈,通过调整爆破参数和施工工艺,使爆破振动得到有效控制,在保证既有人防工程安全的同时也使公路隧道得以安全、顺利地通过既有人防工程区段。监测结果表明:隧道开挖方案、施工工艺及爆破控制措施是影响近接人防工程安全的重要因素;对于Ⅳ、Ⅴ级围岩爆破施工中,不同方向的主振频率和能谱分布及幅值差异很大,沿隧道轴向的主振频率分布于0~20 Hz的低频段,而横向和竖向振动的主振频带较宽(0~200 Hz),前者功率谱峰值是后者的10倍以上;在监测过程中,应特别注意主振频率在20 Hz以下,速度大于50 mm/s的振动对人防工程的安全影响;人防仓库底板位移和围岩压力变化均未超过规范规定的限值。     

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。