近邻隧道爆破施工相互动力影响研究

当两隧道距离较近时,新建隧道爆破施工可能导致既有隧道围岩与衬砌结构的变形甚至损坏。文章以某典型大跨公路隧道近接一小型既有隧道工程为背景,采用LS-DYNA显式动力数值模拟方法,开展近距离隧道爆破施工的相互影响研究。结果表明:新建隧道内振速分量均出现在垂直隧道轮廓线方向,既有隧道迎爆侧振速水平分量最大;围岩类型对爆破振动速度的影响主要在新建隧道近既有隧道侧,对既有隧道内振速影响较小;药量和跨度对新建隧道爆源近区底板影响较大,净距对新建隧道近既有隧道侧影响较大;药量增大、净距减小、跨度减小均会在一定程度上引起既有隧道内振速的增大;相对位置不同,新建隧道最大振速均出现在近既有隧道侧,既有隧道均出现在迎爆侧,爆破掌子面从既有隧道上方穿越时引起的振动大于远离时;既有隧道对新建隧道内的振速具有一定的放大效应。     

采用三台阶工法开挖的原位扩建隧道现场监测及分析

为研究三台阶法施工对原位扩建隧道结构及邻近既有隧道扰动的影响规律,文章依托福建厦蓉高速公路后祠隧道原位扩建工程,分别对隧道围岩及支护结构应力、松动圈及应力场和邻近既有隧道爆破振动进行了现场监测。结果表明,断面各部位围岩及支护结构应力随时间推移而缓慢增加,最终趋于平稳,且每级台阶开挖均会对其产生扰动,表现为应力的突增;扩建后隧道围岩松动圈拱顶位于6~9 m深处,左右边墙均位于0~6 m深处,拱顶沉降位移大于两帮收敛位移。左边墙围岩应力大于右边墙围岩应力,洞周3 m深处围岩应力小于6 m深处围岩应力,开挖造成的围岩塑性区为3 m左右;施工中实际爆破振速大多小于设防标准,爆破对既有隧道的支护结构体系未造成重大破坏,最大爆破振速出现在监测断面前10 m左右的位置,与掌子面相比振速增长2.9%~4.5%,且围岩质量越好,峰值振速越大,最大峰值振速断面前方振速衰减速度远远小于后方振速衰减速度。     

浅埋偏压双侧近接隧道影响分区及对策研究

新建隧道施工会引起围岩应力重分布,从而对邻近既有隧道产生较大的影响。文章依托浦梅铁路新建武调1号隧道和武调隧道双侧近接向莆铁路既有武调隧道工程,采用理论研究的方法建立了适用于双侧近接既有隧道影响度的表达式,得到了基于结构位移准则和结构可靠度准则的两种近接影响分区。通过数值模拟、回归计算的方法完成了两种双侧近接影响分区,结果表明:相比基于结构可靠度准则的近接影响分区,基于结构位移准则的近接影响分区方法中强影响区范围较小,弱影响区范围较大。对处于不同影响分区的既有隧道、新建隧道、中间土体提出了对应的适用于依托工程的施工对策。在不同影响分区范围内,对既有隧道结构位移、衬砌应力进行监测。监测结果显示:当采取既定的施工对策后,既有隧道结构位移、衬砌应力均得到了很好的控制,既有隧道受左侧新建偏压隧道的影响大于右侧新建隧道。     

红层软岩无中导洞连拱隧道爆破振动控制技术研究

无中导洞连拱隧道是一种新型的连拱隧道施工工法,而后行洞的爆破开挖将对先行洞衬砌结构产生振动影响。文章以云南楚姚高速陈家冲隧道为工程实例,开展红层软岩无中导洞连拱隧道的爆破振动控制技术研究。首先通过现场对比试验分析了连拱隧道爆破的三个主要影响因素:爆心距、装药量和应力释放。随后针对后行洞的三台阶开挖和两台阶开挖方式分别在先行洞对应区域进行自动化振动监测,并对监测数据进行回归分析,得到红层软岩V级围岩的爆破振动规律,通过反分析得出控制爆破振动的掏槽眼药量、导爆管雷管段数、经济合理的卸能孔个数及孔眼间距等,再结合现场工程状况,制定出符合现场需求的炮眼布置图和爆破方案。现场监测数据表明,修订后的振速临界值及优化的爆破方案符合安全要求,保证了无中导洞连拱隧道后行洞的顺利掘进以及先行洞的二次衬砌混凝土不被震裂。     

柞小公路隧道爆破震动波现场监测与分析研究

依托西(安)康高速公路8标和18标段的施工工程,对小间距隧道围岩爆破开挖施工震动波传递规律进行了现场监测与分析研究,给出了两标段不同围岩级别的爆破震动波速衰减方程,通过分析预测给出了不同围岩级别的爆破安全设计距离。经对千枚岩和灰岩的爆破震动波速分析对比,给出了在不同岩性中波速传递的规律性。通过对振动波速的测试结果分析,获得了不同方向的波速传递规律和爆破震动波的最大影响区域范围和对既有隧道围岩与支护稳定性的影响范围,所获结论可供小间距隧道工程设计与施工参考。     

隧道爆破水介质轴向不耦合装药振动规律三维数值模拟研究

文章依托郑万铁路七峰山隧道工程,采用现场试验和三维动力数值模拟方法开展了隧道掏槽眼在空气和水两种介质的轴向不耦合装药结构工况下爆破振动传播规律研究,对比分析了掌子面后方不同距离和位置的初期支护结构振动速度的衰减特征。结果表明,爆心距相同时,上台阶爆破引起的拱顶振速峰值最大、拱腰次之、边墙最小;当采用边墙测振方法优化掌子面上台阶掏槽最大段药量时,结果偏于不安全;在掏槽眼总药量相同情况下,水介质轴向不耦合装药爆破引起的振速较明显小于空气介质不耦合装药爆破。研究结果可为类似隧道工程提供借鉴。     

频繁爆破下隧道内振动传播的数值研究

为揭示频繁爆破下隧道内振动传播衰减规律,文章以蒙华铁路段家坪隧道为工程背景,利用LS-DY NA建立了三维隧道模型,模拟分析了多次爆破下隧道内近区和中远区的振动传播规律。结果表明,质点垂向峰值振速随距离和爆破次数的增大而减小,少数振速有增大的现象;近区振动衰减较快,中远区振动衰减比近区缓慢;中远区a值比近区至少小12.5%,但整体上二者的a值随爆破作用次数的增加呈缓慢上升趋势;系数K随爆破作用次数的增加而降低,近区K值降低速率普遍大于中远区,且近区K值比中远区至少大29.1%;频繁爆破下,中远区比近区较符合萨道夫斯基经验公式。     

新建隧道爆破施工振动影响研究

文章以新建库鲁塔格隧道爆破施工为例,通过进行爆破振动测试,分析爆破施工过程中既有隧道的爆破振动速度与微应变之间的相互关系,研究新建隧道爆破施工对临近既有隧道的影响。     

公路孔桩爆破振动动力响应规律研究

孔桩爆破开挖施工中,爆破地震波对周边构筑物的影响一直以来是工程上关注的重点问题。文章通过现场测试,同时结合Midas GTS NX有限元分析软件建立数值计算模型,分析了孔桩爆破不同爆源深度、不同岩土厚度及岩性特征对地表岩土体振动特征的影响。结果表明:孔桩爆破过程中,总体规律是孔口位置的振动速度最大,然后迅速衰减,即质点峰值振速与爆源距离成负相关。当爆源深度变化时,爆源深度越小,近区衰减越快。一定范围内(5m),振速同土体厚度成正相关,即土体越厚则振速越大,该范围以外,振速受土体厚度的影响较小;同时,由现场测试及数值计算可知,由于孔桩爆破装药量较小,故随着地震波的传播,距爆源较远质点振动速度衰减较快,且较小,故孔桩爆破施工中应将飞石防护作为重点,若孔桩离建筑物过近的特例,也要重点关注。     

软弱围岩中大跨度小净距隧道爆破振动监测与分析

沈海高速公路泉州-厦门段扩建工程中隧道部份均采用小净距布置型式,隧道爆破将对既有隧道的围岩,尤其是对中夹岩稳定性造成较大的影响。为确定合理的爆破装药量以确保临近隧道围岩在爆破振动时的稳定性,通过现场监测,得到了软弱围岩中隧道爆破围岩的振动速度历时曲线和爆破地震波在小净距隧道中夹岩中的传播规律,并提出了确保工程稳定的合理装药量,研究成果为工程的设计与施工提供了科学依据。     

新隧道爆破开挖对邻近隧道的影响分析

通过建立静力模型模拟既有隧道衬砌的现有受力状态并分析新隧道开挖时引起既有隧道的衬砌应力重分布;然后建立动力模型分析新隧道爆破时应力波在既有隧道二次衬砌中引起的应力状态;将静力模型和动力模型中隧道衬砌的应力进行矢量叠加,评判新隧道爆破开挖对既有隧道的影响。结果表明新建隧道爆破开挖对既有隧道的应力分布有较大影响,使得既有隧道二次衬砌近新隧道侧边墙处拉应力达到1.57MPa,超出混凝土抗拉强度,建议对新隧道施工采取必要的控制措施,从而保证既有隧道的安全。     

隧道爆破引起路基边坡振动信号的规律研究

为研究精细化延时控制爆破引起的边坡振动信号的规律,文章以黑峪隧道改扩建洞口精细化控制爆破施工为工程背景,引入等效药量、等效距离,采用量纲分析法建立新的振速衰减公式;基于4次实测数据,对其进行拟合验证,并与萨道夫斯基公式进行对比;采用小波包分析法,研究其振动能量的分布规律。结果表明:传统的萨道夫斯基公式对本工程的预测误差较大,高达27.39%,且普遍小于实测振速,不利于指导施工,而改进经验公式预测误差最大为18.41%,说明改进公式具有良好的适用性;爆破振动能量主要集中在0～109.375 Hz范围内,但在0～46.875 Hz范围的能量最为集中,大于109.375 Hz的振动能量只有1%左右;随着距离的增加,振动能量向低频部分集中,高频能量逐渐被岩体吸收。     

建筑敏感区隧道破除抗滑桩进洞转换体系设计与施工方案优选

依托攀枝花阳光隧道，进行隧道开挖方案分析，并基于破除抗滑桩过程中围岩-结构受力特征，提出进洞转换体系设计方案。建立隧道开挖全过程精细计算模型，探讨不同工法对应的围岩、隧道及建筑物变形响应特征，综合考虑安全性、经济性、可行性及工期等多项指标进行方案优选研究，并进行现场实测验证。结果表明：在“扶壁式挡墙+抗滑桩”组合结构转换体系作用下围岩-结构位移得到有效控制且能满足整体稳定；预留核心土法施工较CRD法施工产生的力学扰动更明显，最大相差约40%，但两种工法开挖引起的地层、转换结构及建筑物位移均满足要求；隧道破除抗滑桩开挖阶段地层主要发生竖向位移，转换体系在紧贴截桩位置响应最明显，既有建筑向隧道侧发生微倾；原施工方案CRD法力学扰动小，但工程费用高、技术难度大、工序复杂、工期长，综合比选后采用预留核心土法进行施工。现场实测表明，所选方案具有合理性，依托工程取得了较理想的施工效果。     

近距离桩基施工对既有盾构隧道的振动影响分析

为分析预制桩打桩施工中冲击荷载作用下邻近既有盾构隧道的动力响应，依托成都轨道交通18号线倪家桥站—火车南站区间隧道工程，引入无限元静-动力统一人工边界，结合实际工程地质条件构建“桩-土-隧”三维动力有限元-无限元耦合模型进行数值试验，对比土工离心试验结果，验证了数值模型的有效性。基于此，研究了不同打桩参数对邻近既有隧道振动的影响规律，提出针对类似工程打桩施工引起的隧道峰值振动界限值。研究结果表明：（1）衬砌最大振动速度的分布位置反映振源与隧道的相对方位。隧道受打桩影响最不利的振动位置一般出现在隧道近桩侧1/4圆弧或者1/2圆弧上；（2）振动速度随打桩深度的增加而增大，当打桩深度超过隧道底部时，打桩深度增加对隧道振动的影响不再显著；（3）当在隧道上覆土柱范围内进行打桩施工时，桩隧水平间距对隧道振动的影响小于打桩深度的影响。     

青岛地区地铁隧道爆破施工影响范围研究北大核心CSCD

文章以青岛地铁隧道爆破施工为背景,结合青岛地区特有的地质状况,依据收集的爆破振动监测数据,对《GB6722-2014爆破安全规程》中的萨道夫斯基经验公式进行了线性回归分析,由此推导出了适宜预测青岛地铁隧道爆破施工振动强度大小的经验公式,并确定了青岛地铁沿线不同建筑物的安全允许振速、爆破单孔装药量以及施工振动影响范围。该研究可为今后青岛地铁爆破施工提供指导。     

下穿引水隧洞对铁路隧道地震效应的影响研究

结合云南省盐津县白水江三级电站下穿内昆铁路手扒岩隧道的实际工程,采用LS-DYNA显式动力分析程序对既有铁路隧道地震效应受下穿引水隧洞的影响进行了研究。研究结果表明:在单个方向地震波作用时,震动速度、加速度响应的最大方向与加载方向一致;在3个方向地震波同时作用下,既有隧道最大响应发生在边墙处;新建下穿隧道建成后,相当于减震洞的形成,既有隧道结构上震动速度、加速度及主应力均有不同程度的减小,使既有隧道交叉段的地震响应得到改善。     

新建隧道近距离上穿既有隧道的力学分析及工程处理措施

与既有隧道相交且净距较近时,新建隧道施工破坏既有隧道结构,影响其运营安全的情况时有发生;同时也增加了新建隧道的施工难度和工程风险。文章依据深圳市丹平快速路猫公坝隧道近距离上穿越布吉供水隧洞、东部引水隧洞,三条隧道叠置的工程设计实例,运用有限差分数值计算软件FLAC~(3D)如进行三维模型数值分析,研究了新建隧道施工时既有隧道的变形及内力变化规律,提出了使既有隧道安全性得到保证的数量化指标,论述了猫公坝隧道修建过程中对既有隧道的影响和工程安全性;将数值分析结果与工程实例相结合,提出在地质条件容许的情况下,尽量避免爆破施工,如必须采用爆破施工,应严格控制既有隧道处的振动速度,采用分段微差爆破等一系列措施最大限度地降低爆破震动对既有隧道的影响;阐述了新建隧道与既有隧道之间中夹岩体的加固措施,拟定出了施工过程中既有隧道的监控量测方案,并提出了既有隧道安全一旦受到影响时的补救措施。     

铁路小间距隧道洞口段爆破施工震动响应研究

以重庆至怀化线增建工程中的复线隧道为研究对象,对小间距铁路隧道复线洞口段爆破开挖产生的动力效应进行了数值模拟,给出了爆破开挖在既有洞室洞口周边产生的动力效应的一般规律.研究结果表明:加强对敏感部位监控、采用合理爆破参数可有效减轻爆破应力波对既有隧道洞口段的不利影响.     

青岛地区地铁隧道爆破施工影响范围研究

文章以青岛地铁隧道爆破施工为背景,结合青岛地区特有的地质状况,依据收集的爆破振动监测数据,对《GB6722-2014爆破安全规程》中的萨道夫斯基经验公式进行了线性回归分析,由此推导出了适宜预测青岛地铁隧道爆破施工振动强度大小的经验公式,并确定了青岛地铁沿线不同建筑物的安全允许振速、爆破单孔装药量以及施工振动影响范围。该研究可为今后青岛地铁爆破施工提供指导。     

浅埋暗挖地铁隧道施工监测方法

文章以重庆市地铁一号线大坪车站临时施工便道为例,对在浅埋、软岩条件下既有隧道拆除采用工字钢支顶、风镐破岩,新建隧道采用台阶法环形开挖预留核心土、人工非爆破开挖的施工方法,通过现场监控量测,得出最大地表沉降仅为3.82mm,表明采用合理的施工方法可以减少地表沉降。