武汉地铁区间隧道下穿建筑物爆破振动控制技术研究

为有效控制爆破振动对周围建筑物的扰动,研究爆破振动传播规律,结合现场环境和爆破器材,对武汉地铁纸坊大街站-小镇站区间隧道左线下穿建筑物区段进行爆破方案优化设计,并在建筑物地表设置监测点对爆破振动进行监测,然后通过10次监测所得数据分析爆破振动传播规律。结果表明:通过分台阶爆破、松动爆破、直孔掏槽、周边密集减振孔、空气间隔装药以及延时爆破等优化设计,将振动速度峰值控制在安全允许振速2.5 cm/s以下;中台阶、下台阶爆破时因上部存在自由面会有部分能量散失到空气中,导致工作面正上方测点振速减小,因此峰值振速随爆心距的增大先增大后减小。该工程技术可为其他复杂环境下的爆破工程提供参考和借鉴。     

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。     

青岛地铁太延区间爆破振动控制及影响评价

城市浅埋隧道下穿建筑物的爆破施工应加强爆破振动控制。针对青岛地铁3号线太延区间段隧道下穿青岛疗养区供应公司,埋深为7.4 m、围岩IV~V级、地下水丰富等特点,结合先前其他区间段隧道施工经验,对该区段隧道施工进行专项爆破振动控制设计。通过采用大直径中空直眼掏槽和减小单段最大起爆药量,合理布置炮孔间排距、优化爆破网路,对爆破振动速度进行控制。对地上建筑物振动实时监测,爆破振速满足2 cm/s的爆破振速控制标准,振动峰值速度在砖混结构建筑物顶层存在放大效应。此爆破振动控制方案取得了良好的爆破振速控制效果和工程、社会效益,可为类似城市浅埋隧道施工提供参照意义。     

城市复杂环境下场地平整控制爆破设计及实施

为研究城市复杂环境下场地平整控制爆破相关理论及实践,以某场地平整土石方爆破为工程背景,设计了采用浅孔台阶爆破、二次爆破及桩孔爆破相结合的控制爆破设计方案。通过对爆破施工现场进行多次试爆,设计了该复杂环境下的控制爆破参数。采用TC-4850爆破测振仪对爆破地震波作用下的岩土体振动进行跟踪监测,对实测峰值合振速通过最小二乘法展开回归分析,得到该场地的爆破地震波衰减规律,爆破过程取得了安全高效的施工效果。     

台阶爆破振动传播规律及动力响应特征研究

针对台阶爆破施工对邻近建(构)筑物的破坏问题,以某台阶爆破工程为背景,通过现场实验及数值计算,研究了水平距与高程共同作用下单响最大药量为3.8 kg、直径为38 mm孔爆破振动传播规律及动力响应特征。研究表明:振速响应特征规律与现场实测一致,水平距与高程共同作用下爆源近处峰值振速衰减较快,远处衰减较慢,垂向出现典型的高程放大效应,放大系数为1.2倍,但总体峰值振速并没有出现放大效应,主频率与总体峰值振速保持较好的一致性,总体呈衰减趋势;位移响应特征规律与振速变化趋势一致,合成峰值位移与合成峰值振速存在函数关系y=0.18+0.74v。     

浅埋偏压隧道掘进爆破地表振动效应研究

为研究浅埋偏压隧道掘进爆破地表振动效应,基于量纲分析,建立了浅埋偏压隧道掘进爆破地表振动计算模型,并以国道109新线高速公路齐家庄隧道为依托进行现场爆破振动监测试验,研究结果表明：先行洞掘进形成的空洞对后行洞爆破应力波在先行洞地表传播造成一定影响,其地表峰值振速随着爆心距的增大而减小;峰值振速衰减速率先增大后减小;峰值振速放大倍数最高达1.43倍。将所建立的计算模型与4种代表性的模型进行多元线性回归,计算结果表明：4种代表性模型相关系数在0.379～0.712之间,本文理论模型在空洞效应区、非空洞效应区的相关系数分别为0.794、0.865,吻合度较好,验证了该计算模型的正确性,表明本文模型可为类似施工工程的爆破振动控制提供指导意义。     

爆炸荷载下岩质边坡动力响应规律研究

为研究爆炸荷载作用下边坡岩体的动力响应变化规律,基于背景工程结合岩质边坡下部台阶爆破开挖进行现场振动监测,建立了岩质边坡动力响应数值计算模型,系统分析了边坡岩体质点峰值振速、应力场及位移场的变化和分布规律。结果显示:边坡坡顶处,质点峰值振速均随爆心距增大而衰减,且衰减速率随爆心距增加逐渐减小;边坡坡面上,相邻台阶上存在高程放大效应现象,局部放大系数达1.50;同一台阶外缘"鞭梢效应"显著,靠近爆源处台阶外缘质点峰值振速放大系数为1.46,"鞭梢效应"随高程增加逐渐减弱;台阶边坡坡脚处应力集中明显,坡形骤变对应力波动影响较大,受"鞭梢效应"影响,边坡台阶上质点峰值振速最大值与应力最大值出现位置无相关性。     

节理岩体爆破振动传播衰减规律相似模型试验研究

节理对于爆破振动传播衰减规律具有显著的影响,相关研究对于爆破振动控制具有重要意义。采用水泥石膏材料制作岩石相似模型试件,采用云母片模拟充填节理,以单发雷管作为爆源产生爆破振动信号,采用TC-4850监测入射波与出射波爆破振动速度。测试了选用的水泥石膏材料配方的力学性能,包括单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角,测得的力学参数与石灰石的相似比约为20。试验中设置的条件包括：1～3条节理三种节理数量条件,20°、40°、60°三种节理倾角条件。基于试验的入射波与出射波振动数据,对比分析了不同条件下爆破振动的强度与衰减率的变化情况,试验结果表明：相比完整模型爆破振速数据,节理前方入射波区域存在爆破振动的放大现象,节理后方的出射波区域存在爆破振动衰减的增大现象;爆破振速衰减随着节理数量的增大而增大但是增幅较小;爆破振速衰减随着节理倾角的增大而减小且变化幅度显著;水平轴向与垂直方向的爆破振速变化具有相同的规律与一致的变化幅值。     

爆破地震波入射角度对振动和放大效应的影响

为了研究爆破地震波入射角度对振动和放大效应的影响，采用LS-DYNA数值模拟，从爆破地震波传播的角度分析振动和振动的高程放大效应，并结合现场实测数据，对爆破振动的规律进行分析。结果表明：台阶及其内部各点的振速总体上呈现随高程而减小的趋势；振速的高程放大系数并不是一直线型增加的，而是随着高程的增加先增加后减小；爆破地震波的入射角度不同，在自由面上的反射叠加所产生的振速不同是引起放大效应变化的原因。结合所得数据，建立爆破地震波入射角度的数值计算模型，对此类工程问题的振速计算有一定的参考价值。     

布药结构与爆破震动之关系的试验研究

爆破震动对建(构)筑物的影响和危害较大。通过硐室爆破模拟试验,对不同布药结构产生的爆破震动强度进行了对比。业已发现,单或双条形药包产生的质点峰值振速均小于单或双集中药包的质点峰值振速;同时发现,质点峰值振速随单响药量的增加而增大,而振动频率随单响药量的增加而减小。本文对试验中发现的这些现象从理论上给出了解释。     

深孔爆破振动测试分析与降振措施

西大洋水库石方开挖工程中采用了深孔爆破施工方案,因爆源距民房和水库大坝较近,为了确保安全、减少民扰及确定最大单响药量,降低爆破振动,研究影响爆破振动的因素,对该工程前期爆破进行了爆破振动监测。通过对实测数据的回归分析,得出了适用于该工程的爆破地震波传播经验公式,并分析了爆破振动产生的原因、爆破地震波的特征及传播规律和影响地震波传播的因素,为该工程预测生产爆破地震强度和采取降振、减振措施提供了理论依据,并提出了具体的降振措施。     

复杂环境下爆破振动速度预测模型分析

为了预测及分析邕宁水利枢纽工程爆破振动的传播与衰减规律,进而控制爆破所带来的危害,减小负面影响,采用爆破振动测试仪在现场布置了4个监测点,对爆破振动速度进行实测。由于传统的萨道夫斯基模型预测地形变化较大的爆破振动速度的精确度较低,因此根据实测数据和前人改进的2种预测模型,通过回归分析,将以萨道夫斯基模型为主、考虑髙程和岩体累计损伤的爆破振动速度预测模型进行变换,得到现场实验条件下的3组回归公式。同时,比较分析了实测爆破振动峰值速度与不同预测模型得到的爆破振动峰值速度。结果表明:髙程及岩体损伤对爆破振动效应具有较大的影响,改进后的爆破振动速度预测模型的精确度较高,能较好地反映该区域爆破振动传播与衰减规律。     

隧道开挖爆破对临近既有建筑安全影响分析

以省道205线老龙山隧道为工程背景,在考虑围岩产状影响的条件下利用萨道夫斯基爆破经验公式对老龙山隧道附近既有建筑的爆破影响进行了分析研究.采用最小二乘法对48组现场监测数据进行回归分析,分别得出了爆破振动传播方向与地层产状方向垂直时和平行时的萨道夫斯基爆破经验系数K、α,并以此绘制出两种情况下的爆破振速与距离关系曲线....     

地铁隧道钻爆施工地表振动速度特征研究

为了研究地铁隧道爆破振动规律并有效地控制爆破振动危害,对贵阳地铁二号线一期工程隧道爆破开挖进行实时监测,然后对监测数据进行回归分析,计算出爆破地震波衰减系数α和k值,并利用大型有限元软件LS-DYNA对爆破施工进行数值模拟,结果表明:用萨道夫斯基公式对地铁隧道掘进的地表振动速度进行拟合时,隧道掘进前方比掘进后方的相关性较好,数值模拟计算所获得的地表振动速度规律与现场监测结果基本一致,地铁隧道掌子面后方已开挖区的地表振动速度存在放大现象。因此,在进行爆破施工方案设计时,必须考虑已开挖区的地表振动速度放大的影响,保障掌子面后方地表建筑物的安全。     

复杂环境下火车站场地平整控制爆破

为了顺利完成火车站场地平整控制爆破,基于周边环境复杂、岩性以泥质砂砾岩为主,以及台阶高度为10～15 m的情况,采用露天深孔延时爆破技术。前期小范围试爆,优化爆破孔网参数,串联复式网路联线,爆区覆盖炮被沙袋防护,布置4个测振点进行振速监测。结果表明爆破后振速均在2 cm/s以内,结果符合预期,爆破飞石控制在安全区域,未造成周边民房损坏,未发生安全事故,达到了合理控制爆破振动、爆破块度以及飞石范围的目的,可为类似工程提供借鉴。     

市区地铁车站基坑明挖段爆破开挖工程实践

为了控制复杂环境下车站基坑爆破开挖引起的地震动强度,以重庆市渝北区动步公园地铁车站明挖段基坑爆破开挖工程为背景,研究了车站基坑爆破施工方案。介绍了主爆孔和预裂孔的爆破参数,采用预裂爆破与孔内、孔外延时的立体爆破网路,严格控制单段最大起爆药量为2.16kg和爆破飞石安全距离20m内,并进行了现场爆破振动监测与分析。结果表明,孔内、孔外延时的爆破网路实施基坑爆破开挖,其产生的最大峰值爆破振动速度为0.91 m/s,远小于工程允许的爆破振动速度,爆破地震动强度衰减率达到三分之一。预裂爆破形成的预裂缝将主爆区与被保护对象分隔开,从而有效保护了施工区周边的建筑物。     

露天爆破振动对临近建筑的动力响应及降振措施研究

为有效解决露天采场中深孔爆破振动对临近建筑可能产生的破坏问题。首先采用爆破振动信号测试系统对露天石灰石采场爆破振动进行两次实时监测,并且对原爆破参数下监测的爆破振动数据进行一元线性回归分析,得出该采场爆破振动波传播衰减规律。同时运用动力有限元数值分析方法,探讨爆破荷载作用下采场中深孔爆破振动对临近建筑的动力响应,最后将动力响应数值分析结果与现场监测结果进行对比分析。研究表明：动力响应数值分析方法得出的爆破振动速度波形图与现场监测所得基本一致,爆破振动速度和加速度的动力响应数值分析结果在变化规律和趋势上基本相似,改变露天爆破的起爆顺序以及爆破方向,对于降低爆破振动可以起到良好的效果。     

地铁隧道爆破参数优化及其振动效应研究

贵阳轨道交通二号线富源北路站至森林公园段部分区间采用爆破法开挖,由于地铁隧道周边民房较多,对于控制质点峰值振动速度提出很高的要求。采用分台阶爆破施工方法进行隧道开挖,上台阶超前于下台阶3~5 m。选择炮孔直径40 mm,炮孔深度1.5~1.7 m,隧道爆破每循环进尺控制在1.2 m以内,孔内采用1~15段毫秒延期导爆管雷管进行起爆。通过合理布置测点进行了现场爆破振动监测,拟合出了考虑高程差条件下的振动速度预测公式。爆破振动监测结果表明:斜井隧道爆破振动的水平径向峰值振动速度最大,而垂直方向的主频频率大于水平方向,且主频范围集中在20~60 Hz之间,远远小于建筑物的自振频率。爆破振动存在放大作用,但其质点峰值振动速度均小于民房振速安全阈值(1.5 cm/s),不会对斜井隧道上方的民房造成振动破坏。提出复式小楔形掏槽结构代替原有的大楔形掏槽结构,能够有效减弱岩体的夹制作用,达到降低爆破振动的要求。     

水下爆破振动特征及衰减规律研究

针对传统质点峰值振动速度公式因没有考虑水体波动对爆破振动传播的影响导致预测结果精度较差的问题,以某核电站水下爆破实验为背景,分析了水下钻孔爆破时地面质点振动特征和水下爆破地震波的衰减规律。由现场实测爆破振动速度数据分析结果可知,水下爆破产生的地震波具有振幅小,衰减慢等特点,传统的质点峰值振动速度公式不适用于水下爆破振动传播的预测,鉴于此,对其进行修正。修正后的预测公式考虑水深比的影响,将拟合系数从0.45提高到0.92,由此可见,修正的预测公式能够更好地反映水下爆破振动衰减规律。由于爆破振动的频谱特征也是决定其灾害程度的重要因素,因此通过傅里叶变换,对比分析了水下爆破与露天爆破的频谱特征。结果表明,水下爆破具有明显的滤频效应,具有主频小,频带窄,能量小等特点。研究结果可为水下爆破灾害的有效控制提供依据。