大断面软弱围岩隧道爆破振动控制试验研究

针对爆破振动对围岩的扰动问题,以新疆东天山特长隧道左洞为工程背景,通过试验研究软弱围岩隧道大断面爆破施工中的爆破振动控制方案.首先对隧道左洞大断面爆破开挖施工中软弱围岩段进行爆破振动实时监测,并对监测数据进行回归分析,得到软弱围岩段的爆破振动规律.随后通过优化炮孔装药量和起爆顺序,制定预裂+光面综合爆破的大断面爆破开挖...     

隧道爆破振动控制技术研究

研究目的:复杂环境下浅埋隧道钻爆施工的爆破振动问题最为敏感,工程实践中需要既能实现快速掘进又能降低敏感区段爆破振动的爆破技术。研究结论:结合开元寺隧道和杭州引水隧洞钻爆掘进中的爆破振动测试和分析,发现这两个埋深25 m左右的隧道掘进中,掏槽爆破产生的地表振动最为强烈。试验证明采用多级复式楔形掏槽可以有效降低爆破振动,同时利用高精度延时雷管或数码电子雷管调整掏槽爆破起爆时差,可以实现振动波错峰减振,并能改善掏槽效果,提高炮孔利用率。爆破试验过程中配合爆破振动监测,不断调整和优化掏槽爆破方案,最终顺利通过隧道浅埋振动敏感区,而且平均单炮进尺在3 m左右,地表爆破振动控制在1.5～2.5 cm/s。达到保证安全的前提下实现快速钻爆施工。     

隧道分区爆破振动传播规律试验研究

在重庆枢纽联络线隧道掘进过程中,将隧道掌子面划分为掏槽区、辅助区和周边区分别进行爆破,并对不同区域爆破开挖引起的振动进行了监测与分析。结果表明:隧道爆破的最大振动出现在掏槽部位,采用分部开挖方式和在掏槽区设置大直径空孔可有效降低爆破振动;隧道掌子面爆破区域不同,振动衰减参数也不同,振动衰减系数K随着开挖区域的增大而逐渐减小,振动衰减指数α由地质条件决定,基本保持不变,辅助区K为掏槽区的0.50~0.67倍,周边区K为掏槽区的0.25~0.33倍;重庆地区隧道分部开挖时,K可按掏槽区110~120、辅助区60~80、周边区30~40取值,α可按掏槽区1.5、辅助区和周边区1.6取值。     

近距离爆破对既有隧道的振动影响

根据实测资料,运用统计回归方法,进行近距离爆破对隧道周边振动场分布影响的分析,得出结论:最大振动速度出现在隧道迎爆侧的墙壁和拱部,墙脚点振动速度较小,背爆侧振动相对较轻;爆源越近,迎爆侧与背爆侧振动反差越大。比例距离越大,隧道周边的振动峰值速度分布越趋于均匀;爆破夹制作用越大,邻近隧道产生的爆破振动越大;岩体越坚硬完整,振动峰值衰减越慢。提出增加起爆段别,减小单段爆炸药量,增加空孔,改善临空面,减小夹制作用等降低爆破振动的措施。     

广州地铁暗挖隧道微振爆破技术

在建筑物密集且部分建筑物抗震性能差的城市繁华地带的地下,进行浅埋隧道爆破开挖施工,只有采用微(减)振控制爆破技术才能使地表建筑物免受爆破振动的危害.详细介绍广州轨道交通五号线广州火车站站的钻爆施工的设计、爆破控制、振动监测等内容,采取闭合双回路孔内外延期非电微差起爆技术,严格控制最大一段起爆药量,爆破达到了预期效果.     

多孔微差爆破下岩石损伤演化规律研究

目前山岭隧道开挖中大多数采用钻爆法,但爆破施工时难免会出现超欠挖、围岩损伤破坏严重等现象,直接影响施工安全。通过建立本构模型和有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对不同节理裂隙角度下的爆生裂纹规律以及逐孔起爆、间隔起爆两种起爆顺序和不同微差间隔时间下岩石损伤演化规律进行研究,得出当节理裂隙与炮孔中心连线成60°～90°夹角时岩体破碎效果较差,当节理裂隙与炮孔中心连线成45°时岩体破碎效果最好;间隔起爆下中间孔先起爆的爆生裂纹扩展长度分布较为均匀,可将其应用于辅助眼处,以便于岩石破碎以及减少大块率,为实际隧道工程提供了技术参考。     

下穿隧道爆破施工对既有隧道的振动影响及对策研究

依托云南省盐津县白水江三级电站引水隧洞下穿内昆铁路手扒岩隧道的工程实际,采用LS-DYNA显式动力数值模拟及现场爆破振动监测,对既有隧道受下穿新建隧道爆破施工产生的振动影响和对策进行研究。结果表明:全断面起爆中,D(D为下穿新建隧道洞径,下同)<2.5D0(D0为基准洞径)时,既有隧道的振动速度、振动加速度均随D的增大而增加,且基本呈线性关系;2.5D0≤D<3.5D0时,振动速度及加速度均急剧增大;D≥3.5D0时,振动速度、加速度随D的增加而减小。随两隧道间距的增加,既有隧道考察点的振动速度和加速度均减小;在距离相等时,掌子面未到达前的振动响应大于掌子面离开后的响应;相同爆破参数时,距离越远,受到的振动越小;同时起爆药量越大,受到的振动越大。随围岩的变差,既有隧道处的振动速度增大,振动加速度变化较小。根据不同影响因素与振动速度关系的规律,推导了包含隧道开挖洞径、进尺长度、上下交叉隧道净距、单位药量等参数的隧道开挖爆破振动速度计算公式,并由现场爆破振动监测验证了数值模拟的正确性。同时,针对不同影响因素,提出分部开挖、分段起爆、干扰减振等减小爆破振动影响的对策措施及选择原则,并指出爆破试验及爆破振动监测在近接隧道工程中的重要性和可操作性。     

地面建筑物控制爆破的浅埋隧道暗挖方法研究

研究目的:在保证地面建筑物与施工安全的前提下,解决浅埋暗挖法近距离穿越高层建筑的地铁隧道爆破技术问题。研究结论:采用上下断面台阶法和减震爆破措施,并使用非电毫秒雷管控制起爆顺序,可有效地控制爆破暗挖地震效应并保证掘进进尺,是确保地面建筑物安全的可行施工技术;通过控制合理的爆破掘进单循环进尺和分段最大装药量等参数,对于VI级围岩覆盖层厚度不足10 m的地面建筑物,能够将爆破引起的地表震动速度值控制在规范限定的2 cm/s范围内,确保地面建筑不会产生爆破震动次生损害;工程实践表明,在围岩强度较高的情况下采用近距离控制爆破技术,既能保证爆破岩块破碎适度,便于出渣,达到较高的炮孔利用率,也可通过减震孔的切割作用,有效避免隧道开挖边界超挖和欠挖,保证开挖边界的平整性和围岩稳定性。     

铁路隧道近距下穿地铁隧道的微振爆破技术

研究目的:隧道超近距下穿运营地铁隧道时,通常采用机械施工。本文基于目前最先进的起爆器材——电子雷管,采用隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术,利用无线爆破振动监测设备测试每次爆破产生的振动,优化爆破参数和减振措施,确保运营地铁隧道和列车内人员的安全,形成超近距下穿运营地铁隧道的微振爆破技术。研究结论:(1)超近接隧道修建时,可以采用微振爆破技术,根据保护目标的要求,可适当增加减振措施;(2)采用微振爆破技术,在施工效率和经济成本方面优于机械施工;(3)掏槽区设置减振孔的减振效果明显,减振效果与减振孔孔径大小和数量有关;(4)目前的爆破振动规律或计算公式并不适合近接隧道的爆破振动控制,这种情况下建议:每炮均测试爆破振动,然后调整爆破参数满足控制标准;(5)本研究成果可为近接隧道施工提供参考。     

大帽山隧道微震爆破控制技术

为了解决大断面、小净距隧道爆破施工对既有隧道的震动影响,采用微震控制爆破,有效控制了震动速度,确保新建隧道施工过程中既有隧道正常运营。详细介绍了大帽山新建隧道钻爆施工的设计、爆破控制、振动监测等内容:采取楔形掏槽、孔内外延期非电微差起爆技术,严格控制最大一段起爆药量等措施,爆破达到了预期效果,可为类似工程提供参考。     

隔振带在浅埋隧道爆破中的作用

研究目的:浅埋隧道上方存在敏感建(构)筑物时,常采用减少一次齐爆炸药量、增设隔振带、干扰降振等综合技术,目前国内对隧道增设隔振带的效果还缺乏定量的评价。本文分析在隧道埋深27 m处采用小导洞先行爆破开挖条件下,隧道上半断面周边设有隔振带时,隧道爆破对地表的振动影响程度。研究结论:弹性边界的特征值分析得到模型第一振型周期为0.203 603 s,粘弹性边界的动力时程分析得到设置隔振带前后的各点振速和加速度,结果表明设置隔振带后竖向振速平均降低39%,竖向加速度平均降低38%。     

基于最佳减震原则的新建隧道对既有隧道微差间隔研究

依托新建嘎拉山公路隧道钻爆法施工,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立新建隧道采用微差爆破的三维数值模型,模拟3段炸药不同间隔时间延时起爆引起既有隧道的动力响应,得到不同时间间隔微差爆破引起既有隧道二次衬砌质点最大振速点的振速时程曲线。计算结果表明:当新建隧道爆破的总药量分成等间隔时间的三段起爆,使不同段别炸药的作用在时间上和空间上错开,创造新的自由面,能够起到减震和良好的破岩效果。最大振速点发生在既有隧道迎爆侧拱墙上,随着微差间隔变大,既有隧道二次衬砌上振速峰值的发生时间延后。当总装药量相同时,微差爆破与瞬时起爆相比能够有效降低爆破振动对既有隧道的影响,且不同间隔时间下的减震效果有所差异。总药量分三段间隔起爆与瞬时起爆相比,振速峰值减小幅度达到63.1%。当起爆间隔大于20 ms后,每段炸药爆破对既有隧道的影响作用独立开来,振速峰值逐渐收敛于单个药包爆破引起的振速峰值。     

隧道掘进爆破对地表敏感建筑物的振动影响监测与控制

为控制隧道掘进爆破对地表敏感建筑设施产生的振动危害,对爆破产生的地震效应进行监测与控制是必要的。结合人山子隧道的控制爆破设计,首先通过理论计算,初步分析隧道爆破对地表敏感建筑设施振动速度的影响,再结合爆破时地表质点振动速度的实时监测与分析,提出控制爆破振动危害的措施,以确保地表敏感设施的安全。     

大直径中空孔在穿越复杂环境控制爆破中的应用研究

为解决地铁车站风道斜穿建筑物时造成的爆破振动所带来的扰动,以青岛地铁1号线瑞金路车站为工程背景,通过从掏槽眼、辅助眼、起爆网路等角度对风道1部爆破方案进行设计,最终确定为采用大直径中空孔掏槽布置方式与孔外延期微差起爆技术相结合的方法多方位地进行控制爆破。结果表明:(1)控制爆破方案测得3次振速为0.47、0.46、0.50 cm/s,均小于被保护对象规定振速1.5 cm/s,有效控制了振速;(2)使用孔内延期和孔外延期相结合的微差起爆网路,使爆破起爆次数由4次降低到了2次,提高了起爆效率;(3)验证可知,本设计方案最大爆破振速仍出现在大直径中空孔掏槽处。     

救援通道施工爆破对已建高铁隧道的振动安全分析

为确保已建金山顶高铁隧道衬砌结构的安全,有必要在救援通道爆破施工过程中对其开展爆破振动监测。采用TC-4850N无线网络爆破测振仪进行监测,监测结果表明:既有隧道迎爆侧的衬砌结构断面振动最大;基于最小二乘法对监测数据进行回归分析并得到了爆破振动萨道夫斯基经验衰减公式参数;根据公式参数对后续爆破提出了爆破振动控制措施,做到当振动速度超过安全阀值时及时调整爆破参数,取得了较好的效果。     

地下洞室群微振爆破技术及振动控制标准研究

为了减小隧道爆破施工对邻近洞室围岩及周边环境的影响,探明爆破振动控制机理及控制标准,采用经验总结法和理论分析法,将围岩爆破分为常规爆破、弱振爆破、微震爆破和静态爆破四个等级,建立振动波速与材料强度之间的关系,提出爆破振动的控制标准。研究结果表明,微振爆破根据其降振机理划分为跨主振周期法和干扰降振法两种,干扰降振法的降振效果更好,但其技术难度更高,跨主振周期法技术难度相对较小,也相对可靠成熟。京张高铁八达岭长城站左、右到发线爆破施工采用微振爆破跨主振周期法,中洞采用干扰降振法,现场监测表明爆破引起的振动速度满足振速控制要求。     

爆炸法加固软土地基的试验研究

研究目的:尝试在软土地基处理进程中取代强夯产生的动载荷的新方法。研究方法:本文通过宁启铁路线DK 172 000~DK 172 200段软土路基现场试验,对比分析爆炸法和堆载预压法处理饱和软土地基的固结效果。通过地表沉降、全断面沉降、侧向位移的现场观测结果分析,获得了爆炸后软土地基的沉降规律。研究结果:证明了爆炸法可以达到软土地基加固处理的效果,并且地表沉降速率加快,有利于缩短软基固结处理时间。研究结论:文中提出爆炸动力固结法处理软土地基的工艺过程,并对爆炸法和强夯法等动力固结处理软土地基的作用机制进行了比较分析,理论上推断爆炸法比较适宜对深层软土地基的加固处理。     

基于围岩损伤机理对地铁爆破参数的研究

为解决地铁爆破中存在的超欠挖问题,依据爆炸载荷作用下的岩石作用原理及围岩损伤机理,采用现场试验的方法,对地铁区间隧道原有爆破施工方案掏槽眼间距和周边眼光面爆破参数进行综合优化。结果表明:(1)爆破振速由0.956 cm/s减小为0.379 cm/s;(2)炸药单耗由2.10 kg/m3降低为1.21 kg/m3。通过现场实例验证,将围岩损伤机理应用于爆破参数设计中,在保证爆破断面平整光滑的同时,降低了炸药单耗,取得良好的经济效益;并通过优化掏槽眼参数降低振动速度,最大程度地减小对周边建筑物的扰动影响。     

宜万铁路排水支洞爆破振动对运营隧道影响研究

在不良地质突出的地段进行爆破作业时,爆破振动是影响工程安全的重要因素。文章通过对宜万铁路新增排水支洞爆破施工对相邻运营隧道的振动速度和应变影响进行监测与分析,研究运营隧道振动速度与应变随着排水支洞爆破施工的变化规律,结果表明,运营隧道振动速度与排水支洞爆破单次爆破进尺密切相关,应变则随着爆破次数的增加而小范围波动。