公路隧道爆破振动波的传播规律研究

在隧道钻爆法施工时,爆破产生的振动波会给周围建筑结构带来一定损害,并引发一系列施工安全问题。结合阳曲1号隧道,研究施工爆破过程中振动波的传播规律,并与实测数据分析拟合,提出了爆破振动下地表振动速度和振动频率的衰减规律;认为隧道横向的振动衰减速度比隧道纵向的振动衰减速度略小;高层建筑振动速度随高程增加逐渐衰减,不存在振动高程放大现象。     

铁路立体交叉隧道施工爆破震动响应研究

通过建立不同交叉角度、净距和围岩条件的实验工况,对交叉段新建隧道施工爆破地震波引起的既有隧道衬砌的峰值速度进行分析,探讨了不同因素作用下立体交叉隧道施工爆破的动力响应.研究结果表明：处于迎爆侧的拱底和墙脚之间区域影响最为显著;除净距是上下交叉隧道最显著的影响因素外,随着交叉角度的增加,拱底速度峰值呈增大趋势,并且增长率逐渐加快;岩体坚硬完整,爆破振动波传播衰减越慢,爆破地震波在传到既有隧道之前,出现峰值回升.     

软弱围岩中连拱隧道爆破震动测试分析

结合闲林隧道爆破施工,对软弱围岩中连拱隧道爆破震动进行监测,分析了震动波在软弱围岩和支护结构中的传播及分布规律.研究表明,爆破最大振速一般出现在第一个峰值上;爆破震动对爆破面前后10 m范围内的中隔墙影响较大,随着距离的增大,震动波衰减明显;建议软弱围岩中连拱隧道开挖最大装药量控制在8 kg以内.研究结论可为类似条件下连拱隧道的爆破施工参数设计和现场监测提供借鉴与参考.     

分岔隧道浅埋连拱段的爆破振动效应分析

分岔隧道洞口连拱段具有浅埋、受力结构复杂等特征。爆破开挖诱发的振动效应对围岩及受力结构产生破坏,直接影响隧道施工期和运营期的安全。为此,以六月田公路隧道工程浅埋分岔段为研究背景,采用现场振动监测和数值模拟手段,分析了后行隧道爆破地震波作用下覆盖层围岩、支护及受力结构的力学机制和破坏特征,得到了连拱段隧道中隔墙径向、切向和垂直向振动速度的衰减规律。在此基础上,建立了未开挖洞段长度与放大倍数的近似函数关系,通过曲线拟合方程得到了径向、垂直向和切向振动速度拟合公式,并揭示了爆破地震波的传播衰减规律。利用成洞区和未开挖区的相互关系,推导了成洞区振动速度的传播衰减公式。研究结果表明:先行隧道侧中隔墙的径向和切向振动速度较大,成洞区的爆破振动速度具有放大效应;后行隧道爆破产生的振动对中隔墙成洞段12 m至未开挖段8 m范围内的影响较大;采用曲线拟合方程得到了覆盖层厚度与振动速度的函数关系,基于Von Mises屈服准则确定了洞顶围岩的损伤范围;根据最大拉应力和最大振动速度之间的关系,得到了喷射混凝土纵轴线方向的拉裂破坏长度,确定了后行隧道喷射混凝土的爆破振动安全控制标准。该研究结论可为类似隧道工程的爆破开挖设计、施工提供参考借鉴。     

浅埋隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应分析

为研究隧道爆破作用下邻近框架结构的振动响应机制，以某5层框架结构住宅楼为例，借助ANSYS/LS-DYNA建立基于隧道爆破-围岩-框架结构的三维耦合数值计算模型，分析隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应。研究结果表明： 数值模拟清晰地展示了隧道爆破作用下围岩和框架结构应力场、位移场的变化情况，给出了爆破振动波从围岩至框架结构的传播过程。通过对比实测测点与数值模拟中对应测点的振动速度时程曲线和频率分布，验证了数值模拟方法的可靠性。在隧道爆破作用下，邻近框架结构梁、柱以及外墙等构件的振动响应并不一致，随结构高度呈现出不同的变化规律。此外，应力集中现象主要发生在建筑物底层外墙、外墙与柱结合处、外墙与梁结合处以及外墙与楼板结合处等非承重部位，表明这些部位更易在隧道爆破过程中发生损伤开裂。     

浅埋隧道掘进爆破及其振动效应数值模拟研究

文章以玉渡山隧道为工程背景,采用完全重启动分析法对浅埋隧道掘进爆破破岩过程进行数值模拟,同时结合现场监测结果,对浅埋隧道掘进爆破及其振动效应进行研究,并对研究结果进行分析得出,浅埋隧道钻爆施工,应重点控制爆破振动对开挖区隧道上部围岩、初衬结构的影响,需要特别注意的问题是当浅埋隧道穿越地表上方存在重要建筑物时,已成形隧道形成的爆破振动放大效应对建筑物产生的影响不能忽视。     

单斜地层下小净距浅埋隧道围岩压力分析

JTG D70-2004《公路隧道设计规范》提供了偏压隧道围岩压力的计算方法,实际计算发现,在单斜地层条件下,计算围岩压力与现场实测围岩压力存在出入。文中通过对现场隧道顺层围岩的破坏特征分析,建立单斜地层下小净距浅埋隧道围岩压力计算模型,提出了单斜地层下小净距浅埋隧道围岩压力计算方法,并通过现场实测数据进行验证。     

新建隧道与高层建筑间距变化对其基础的影响研究

通过采用有限元软件对新建隧道穿过高层建筑基础进行数值模拟分析,综合考虑围岩级别、隧道大小、建筑基础形式、建筑高度、隧道与基础的距离多种因素,得出不同埋深及不同间距情况下的分析结果,对隧道开挖过程中对邻近高层建筑物独立柱基础的影响进行对比分析,探讨不同工况下隧道开挖引起各基础竖向位移、基础整体倾斜及相邻基础最大沉降差的变化规律,研究成果可为类似工程的施工提供参考依据,为控制近接施工的安全风险提供理论基础。     

城市隧道爆破对地表建筑物振速响应研究

以杭州地铁5号线通火区间段双隧道工程为例，基于城市隧道工程中爆破开挖对地表建筑物振速响应问题，对下穿地表建筑物隧道爆破施工控制技术进行了研究。采用FLAC3D数值模拟方法，研究在不同爆源距、循环进尺与单段最大装药量情况下隧道爆破开挖，分析在爆破动荷载作用下地表建筑物的振速响应规律，并根据工程现场实测数据进行了验证。     

高速铁路隧道结构动力累积损伤模型试验研究

为探讨高速铁路隧道衬砌结构在列车振动荷载长期作用下的动力累积损伤特征,阐述混凝土结构动力相似材料模型试验原理,以武广高速铁路金沙洲隧道为原型,利用微粒混凝土作为相似材料,构建隧道与围岩动力相互作用全断面试验模型,施加高速列车振动荷载对相似材料模型进行动力累积损伤试验;试验过程中同步测试隧道衬砌结构各特征点动应变、超声波速度以及隧道底部围岩接触应力的时程响应数据,分析隧道衬砌结构动力响应特征与累积损伤规律。得出了在设计使用寿命期内,高速列车振动荷载长期作用下,隧道衬砌结构动力累积损伤效应不明显,而隧道底部围岩累积损伤破坏则应引起足够重视等研究结论。     

钻爆法施工条件下围岩损伤范围的确定

钻爆法施工条件下,围岩爆破损伤是影响隧道围岩稳定性的主要因素.爆破阶段形成的损伤是后期卸荷作用下围岩损伤累积的基础;爆破产生的裂纹也是后期裂纹不断萌生、扩展、贯通的基础.通过隧道工程实例,综合分析围岩损伤及裂纹扩展规律,得出爆破对该工程围岩损伤基本在距硐周2.2 m左右的范围内,为隧道围岩支护设计提供理论依据.     

地铁盾构隧道施工引起地表沉降的数值模拟

以昆明轨道交通某区间盾构隧道施工过程中地表沉降的现场监测数据为基础,运用FLAC3D有限差分软件建立模型,对盾构施工开挖过程进行模拟,计算隧道开挖引起的地表沉降量。讨论了不同围岩应力释放条件下地表变形规律,以及隧道围岩在相同应力释放条件下在掌子面施加支护力前、后地表变形间的联系,同时将模拟计算得到的变形数据与工程实测数据进行比较分析。     

活动断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性分析

为探明拟建的乌鲁木齐轨道交通1号线在主城区通过九家湾断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性,基于断层形成机制与连续介质分析方法,建立表征围岩与支护结构共同变形关系的地层结构模型,研究不同构造条件下隧道衬砌结构横向内力分布、纵向受迫影响效应,分析整体式隧道衬砌结构的内力、变形及塑性区分布规律。     

浅埋小间距隧道开挖围岩变形及控制对策

采用FLAC软件对地表有相对硬壳层的粉沙层中隧道开挖之后地层的变形机理进行模拟,通过分析隧道开挖后围岩变形的空间效应特性曲线,确定隧道开挖支护后引起的围岩变形的幅度和范围,找出隧道开挖最不利荷载工况和结构薄弱部位,为施工方案提供理论依据和决策支持。研究表明,不同的施工顺序引发不同的施工力学状态,进而引起不同的施工力学效应,隧道开挖先后顺序不同对围岩区域、幅度的扰动也不同。以北京地铁某车站的实测为基础,分析了粉沙地层中隧道施工不同工序引起的各部分变形情况,进而提出了相应的工程措施。     

土岩交错地层隧道爆破施工的振动响应及空洞效应分析

以汕湛高速揭博段水墩隧道为工程背景,运用数值模拟计算的方法,建立上软下硬地层下爆破振动的有限元计算模型,对爆破荷载作用下上部初期支护和围岩的振动响应及空洞效应进行研究。结果表明： 1）掌子面下部基岩爆破施工的振动荷载主要通过支护结构传递给拱顶围岩,而掌子面上部前方围岩（未成洞区）和后方围岩（成洞区）振动分布并不对称,其中成洞区围岩的振动速度和振动范围远大于未成洞区,说明上软下硬地层隧道爆破振动存在空洞效应; 2）成洞区单向约束是造成振动加剧的根本原因,围岩振动的纵向最不利位置为掌子面后方约2 m处,径向为软硬交界结构面与隧道外轮廓的切点处; 3）振动方向以径向为主,即拱顶围岩振动以竖向振动为主,初期支护拱脚以水平振动为主; 4）距离掌子面1倍(洞径)范围的拱顶围岩及初期支护拱脚是控制爆破振动的关键部位。     

岩溶隧道爆破安全振速的数值模拟研究

对岩溶隧道采用钻爆法开挖施工,溶洞的存在对隧道爆破安全有直接影响。笔者以白须公1#隧道溶洞段爆破开挖为背景,采用MIDAS/GTS软件数值模拟了岩溶隧道爆破开挖对溶洞围岩的影响,利用国际上常用的衰减公式对溶洞围岩质点振动速度进行了拟合,分析爆破地震波在围岩中的衰减规律。对比溶洞附近隧道上台阶全断面开挖爆破地震波的传播规律和临空面的夹制作用对地震波传播的影响,探讨岩溶隧道爆破溶洞围岩质点安全振动速度。     

高层建筑建设对邻近轨道隧道安全影响机理研究

根据新建高层建筑与邻近既有轨道交通隧道两者之间的空间位置关系,采用有限元分析与监控量测相结合的研究方法,研究了隧道在基坑开挖和高层建筑修建后产生的附加内力和变形。通过监测隧道结构各测点位移在施工过程中变化量和变化速率,将有限元计算结果和实测数据进行对比分析,对隧道运营工作状态作出相应判断。研究结果表明隧道围岩处于稳定状态,结构变形满足限值条件,高层建筑建设对轨道交通正常运营影响较小。     

上软下硬复合地层隧道施工爆破岩体参数敏感性的灰色关联分析

在上软下硬复合地层进行隧道爆破开挖的过程中,爆破地震动效应会引起软硬岩体间相互挤压、错动,加剧围岩失稳。采用爆破荷载模型进行参数分析,以确定不同岩体参数对隧道爆破施工的影响;同时,基于灰色关联的敏感性分析方法,研究不同岩体参数的相对重要性。结果表明,上软下硬复合地层隧道爆破施工地震动效应影响因素的主次顺序为:密度比弹性模量比泊松比内摩擦角比,并根据研究结果讨论了对隧道爆破施工的实际意义。     

公路隧道新奥法施工围岩位移时空效应分析

隧道工程作为一种特殊的工程结构体系,隧道一经在地层中开挖,地层中的原状力学便会被打破并进行调整,应力的释放与调整必将导致围岩的变形,而这个变形在时间与空间上都有着相对独立的特性。隧道的这种变形正好体现了隧道围岩及隧道支护的工作状态,新奥法隧道正是通过围岩及支护的变形观测来掌控结构本身的工作状态,以达到安全施工的目的。本文通过分析围岩变形的特点,结合某隧道量测剖面的实测数据,分别对围岩变形的空间效应和时间效应进行了分析,探讨了空间效应和时间效应相分离时隧道围岩及支护的变形特性,并就现场的变形情况进行了单独的分析。分析结果表明隧道围岩及支护的协同变形有单独的时间和空间效应,其变化有相应的规律,分析结果有利于施工监控量测时对数据的分析和判断,并有助于现场施工的安全性与科学性。     

小间距隧道爆破施工地震波监测与分析

爆破开挖施工是目前山岭隧道施工的主要方式之一,爆破地震波对山体稳定,尤其是对既有隧道结构的安全稳定研究至关重要.依托千枚岩小间距隧道工程,开展了爆破开挖围岩地震波传递规律和对既有隧道影响的现场监测与分析研究.研究表明,千枚岩小间距隧道Ⅳ级围岩段的最大地震波波速为13.03～19.54 cm/s,V级围岩为5.53～11.05 cm/s;在给定药量和设计波速条件下,千枚岩安全距离至少应在12 m以上;在施工期间与爆破开挖面对应位置的既有隧道前后方约2.0倍洞径范围内应是重点观测区域范围.