新建上跨隧道爆破施工对既有隧道影响的数值模拟及工程对策

根据动力时程分析理论,采用岩土隧道结构专用有限元分析软件GTS,对新建上跨隧道爆破施工工程进行三维有限元数值模拟,研究新建上跨隧道爆破施工对既有隧道的影响.结果表明:既有隧道与新建上跨隧道交叉处的断面受到垂直方向振动的影响最大,随着离爆破点水平距离的增加,垂直方向的振速逐渐减小,水平方向的振速先增大后减小;爆破施工对位于交叉点水平距离25 m之内的既有隧道影响较大,对45 m以外则影响很小;爆破进尺需控制在1.5 m以内,并辅之以相应的工程措施,以保证既有隧道安全;新建隧道爆破施工过程中,需对既有隧道K201+065-K201+165段拱顶垂直振速进行监控量测.     

隧道爆破与车辆移动荷载对既有百米高墩大跨刚构桥振动影响监测

采用现场调研和现场振动监测等手段,进行新建隧道爆破与车辆移动荷载对京昆高速公路既有百米高墩大跨刚构桥振动影响研究。研究结果表明:隧道爆破对距离最近的左线四号桥墩影响较为严重,对右线四号桥墩影响较小。车辆荷载对右线百米高墩影响最大,对左线百米高墩影响较小。隧道爆破传给桥墩的振速总体比车辆移动荷载振速要大,但隧道爆破和移动荷载实测质点峰值振动速度值均小于振动安全速度(0.1 cm/s),不会对右线四号桥墩和左线四号桥墩造成损坏性影响,但振速最大接近0.1 cm/s,应采取措施进行预防加固。     

小净距隧道爆破施工振速规律探究

为研究小净距隧道后行洞爆破施工时先行洞振动速度规律,以某一实际小净距隧道微差爆破施工现场为原型,首先利用Midas/GTS NX模拟软件建立三维爆破计算模型分析先行洞不同位置爆破振动速度的大小,然后将得到的结果应用到现场监测中验证其正确性。结果表明,小净距隧道先行洞迎爆侧振速值要明显大于背爆侧振速值;小净距隧道先行洞迎爆侧拱腰部位和先行洞迎爆侧洞口方向均出现爆破振速极大值,爆破振速衰减速度与隧道围岩的特性有显著关系。通过现场监测数据对比发现数值模拟结果和实测值相差不大。     

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。     

金牛山隧道下穿高速公路爆破振动研究

以新建铁路三标段的金牛山隧道下穿高速公路施工中的爆破控制为背景,采用UDEC数值模拟方法研究爆破施工对既有结构物的影响规律。结合施工现场地表振动监测,模拟计算结果与实际监测数据基本一致,验证了UDEC模拟浅埋隧道爆破荷载作用下地表振动规律的有效性和正确性。模拟表明,在围岩条件、节理性质、爆破荷载均不改变的情况下,节理方向对最大振速影响明显,当节理方向为30°～70°时,爆破减振效果最好。同时,根据垂直振动速度和水平振动速度随爆源距离的衰减规律,提出了针对本工程的监测方案,对金牛山隧道成功下穿高速公路提供了有效指导。     

引水隧洞下穿既有铁路隧道爆破施工振动影响及对策

结合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爆破施工工程,采用LS-DY-NA显式动力数值模拟方法及现场爆破振动监测,研究钻爆法施工产生的振动对既有铁路隧道的影响.结果表明:爆破振动影响大小与单段起爆药量、爆源距考察点距离关系密切,随药量的减小、距离的增大而减小;在掌子面接近、远离既有隧道相同的距离时,接近时产生的竖向振动速度大于远离时的;振动速度方向和爆源与考察点的方位有关,当两者为左右关系时,水平方向为主,当两者为上下关系时,竖直方向为主;数值模拟与现场监测所得规律和数值均有较好的一致性,证明了采用该方法研究隧道工程爆破振动影响的可行性和正确性.     

爆破地震波主频率的试验研究

研究目的:振动主频率是各国爆破地震波研究工作者最关注的问题之一,它对建筑物的破坏结果有明显的影响,对其进行深入研究具有非常重要的现实意义.研究发现爆破地震波主频率的变化规律,与同段起爆的比例药量和测试点到爆区的距离两者之间的密切关系是本试验的目的.研究结论:本文根据地震波在黏弹性介质中的传播理论,提出了爆破振动频率与主要影响因素(药量和距离)之间的函数关系,并对深圳美视电厂实测爆破振动数据进行回归分析,得到了特定爆破条件下主振频率的预测公式,为爆破振动频率衰减规律的研究和对类似爆破工程进行主频率预测提供了理论和实际依据.研究发现,爆破振动主振频率f随药量Q和距离R的增大而减小.     

人和场隧道掘进爆破的地震效应试验研究

针对穿越立交桥的人和场隧道掘进爆破必须严格控制地表振动速度的要求,进行了爆破地震效应的现场试验。通过测量掘进爆破引起的不同位置处的地表振速波形,研究该掘进区域内的爆破地震波衰减规律,对比分析不同微差时间的振速波形的变化特征,由此确定出允许的单段最大装药量为20kg,合理的微差时间为不小于50ms。     

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。     

高速公路上跨既有铁路隧道爆破施工振动影响分析

拟建左黎高速公路在左权县黄家会村以路基形式上跨阳涉铁路黄家会隧道,采用经验计算法和数值模拟方法对既有铁路隧道受上跨路基爆破施工产生的振动影响进行分析。结果表明:爆破振动的影响大小与单段起爆、爆源距监测点距离关系密切,随药量的减小、距离的增大而减小;振动速度方向和爆源与监测点的方位有关,当两者为上下关系时,竖直方向为主;通过振动监测并根据监测结果及时调整爆破参数,以确保施工和铁路运营安全。     

立体交叉隧道爆破动力响应和安全范围研究

研究目的:目前矿山法在隧道施工中非常普遍,在交叉隧道施工中,隧道爆破施工对既有隧道的影响是近些年人们非常关注的问题。因此,研究常规爆破方式爆破对立体交叉隧道动力响应规律,确定安全振速标准及不同影响程度的安全范围。研究结论:(1)新建下穿隧道施工至交叉位置时,既有隧道拱底和拱脚峰值振速较断面环向其他位置大,对爆破振动相对敏感,为薄弱环节,需重点关注;(2)爆破作用下位移对既有隧道的运营安全和结构安全都不会产生影响;(3)以振速作为评判标准,对新建隧道爆破施工下穿既有隧道全过程中既有隧道受到的结构破坏、影响运营和关注围岩等三种不同程度的影响范围进行了定量划分,并确定了相应程度的安全范围;(4)本研究成果可为立体交叉隧道爆破荷载作用下的抗震设计提供指导。     

小净距隧道开挖爆破振动数值模拟研究

小净距隧道采用钻爆法施工过程中,爆破产生的地震波会对先行隧道衬砌结构产生一定的影响,甚至会危及其安全。以珠海眼浪山2号隧道为工程背景,采用FLAC3D有限差分软件,分析在不同围岩级别、不同埋深及不同隧道间距下,先行洞支护结构监测点振速的变化情况,得到了以下几点结论:(1)无论哪种工况,监测点振速随着离爆破点距离的增加而减小;(2)在相同埋深和隧道间距工况下,围岩越差,监测点振速越大;在相同埋深和围岩级别工况下,隧道间距越大,监测点振速越小;在相同围岩级别和隧道间距工况下,隧道埋深越大,监测点振速越小。     

超小净距隧道不同爆破方式现场试验研究

超小净距隧道钻爆法施工过程中,爆破产生的地震波不可避免地对先行隧道衬砌结构产生损伤,会危及其安全和稳定性。南京地铁隧道二号线工程实践,最小净距仅0.309 m,远小于隧道设计规范规定值,进行CRD工法的爆破全过程系统现场试验,分析先行洞衬砌在不同爆破方式作用下的振动波传播及分布规律,结果表明:上台阶爆破时先行洞迎爆侧衬砌产生的振速较大,但切向和水平相差不大,应将上台阶的爆破作为爆破控制的重点,选择合理的掏槽形式和掏槽位置,可以为后续爆破创造足够好的临空面;下台阶爆破对先行洞产生的振速较小,一般不会大于10 cm/s;上下台阶同时爆破作业产生的振速最大,超过爆破安全规程规定值20 cm/s,因此小净距隧道禁止上下台阶同时爆破。     

隧道穿越既有建筑物爆破施工影响及方案优化

以安顺西—六枝铁路地宗隧道为工程依托,结合数值模拟和现场试验,对大断面隧道不同爆破设计对建筑物的影响进行了研究。结果表明:3种设计方案均能满足爆破控振要求,采用延时雷管分段爆破原理设计的导洞先行爆破和左右分幅爆破能够实现分区延时爆破效果,有效地控制爆破振动。较左右分幅爆破,导洞先行法第一次爆破距离建筑物较远,产生的爆破振动较小,爆破引起的水平方向振动速度远小于垂向振动速度。爆破采用国产第一系列雷管(最高15段),最大振动速度在1 s内出现,1 s后振动速度迅速衰减,微差爆破能够起到错峰作用。在数值模拟中考虑微差爆破荷载时程曲线能够得到爆破振动规律,从而提前预测爆破对建筑物的影响。     

爆破施工隧道围岩稳定性研究

结合贵广铁路棋盘山隧道施工现场测试,研究隧道爆破近区围岩振动规律以及稳定性。对棋盘山隧道掌子面后方拱顶5 m范围内围岩的爆破振动速度进行测试和分析,结果表明:隧道爆破近区围岩的振动传播速度随爆破的比例距离呈幂指数衰减,棋盘山隧道Ⅲ级围岩的幂指数为-0.62。对爆破施工隧道的稳定性研究表明:隧道塌方主要是岩块沿着节理面滑动造成的,与节理面的抗剪强度和岩块的大小及形状相关。最不稳定拱顶位置关键块掉落的临界爆破振动速度,随关键块高度的增大而增大,而随关键块长度和宽度的增大而减小。因此,可根据隧道围岩关键块的形状和位置,计算关键块的临界爆破振动速度,进而得到保证关键块不掉落的炸药量,以控制围岩稳定,确保隧道施工安全。     

隧道爆破施工对邻近桥梁安全的影响

为研究隧道爆破施工对邻近桥梁的振动影响,运用FLAC3D建立数值模型,用瞬态动力学方法分析爆破振动对邻近桥梁桥面及桥桩的影响。分析结果表明,爆破对温州绕城高速公路下白岩桥桥面产生的振速最大值为1. 3 cm/s(左线)、1. 6 cm/s(右线);因承台的固定作用,爆破对桥桩中部和下部的影响相对较小(振速不超过0. 6 cm/s),均远小于安全设计振速2. 5 cm/s。     

爆破振动及列车振动荷载作用下隧道动力响应实测对比研究

爆破振动荷载与列车振动荷载均可对邻近工程岩体及结构产生动力影响,但两者的荷载类型以及诱发的激振反应有较大差异.对金丽温铁路某运营隧道在邻近场区的330国道K17滑坡治理石方爆破振动和列车振动响应的对比监测表明,两者荷载作用方式不同,爆破振动响应曲线为单点振源逐步衰减曲线,列车振动响应曲线为连续振源耦合衰减曲线;当爆破工作面距离运营铁路隧道50 m,爆破药量在30 kg时,实测隧道侧墙及导洞岩壁爆破振速总体控制在1 cm/s左右,与列车通过振动荷载基本相当,爆破振动频率略低于列车振动频率,均未发现结构共振现象,可供类似工程参考.     

爆破振动作用下既有铁路隧道结构动力响应特性

以紧邻既有隧道上方开挖爆破工程为例,通过现场爆破试验和数值模拟,分析爆破振动作用下既有隧道结构动力响应特性.由爆破试验结果可知:质点垂向峰值振速对爆破振动控制起主要作用;采用回归分析得到的质点垂向峰值振速经验公式,对不同最大单段药量时的质点垂向峰值振速预测的平均误差率为11.86％.数值模拟结果表明:隧道直墙底脚位置单元的垂向峰值振速为4.36 cm·s-1,水平向峰值振速为3.72cm·s-1,隧道拱顶处的垂向峰值振速为4.13 cm·s-1,均在安全振速控制值范围之内;相邻位置的隧道围岩与衬砌结构的受力及质点峰值振速均不一致,且振速衰减趋势也存在差异性.现场试验结果验证了数值模拟结果的正确性,而且数值模拟的爆破振动作用下隧道动力响应具有更高的精度.     

地铁隧道下穿既有老旧建筑物的爆破振动传播规律

[目的]国内外对于地铁隧道下穿既有老旧建筑物爆破施工的研究较少。此类工程采用爆破开挖时,可能会影响临近建筑物的安全,需要掌握爆破振动的传播规律,并分析爆破振动对周围建筑物的影响。[方法]以重庆市轨道交通10号线二期工程的南坪站—南滨路站区间隧道爆破施工为案例,在隧道爆破开挖过程中对爆破振动进行了监测。通过爆破振动仪得到了爆破振动监测数据,并使用萨道夫斯基公式对实际的爆破振动监测数据进行回归分析,得到了爆破振动的传播衰减规律,讨论了振动速度、最大段装药量、爆心距等各因素对爆破振动的影响。[结果及结论]3个测振方向的爆破振动速度同爆心距、装药量的回归拟合结果中,计算数据与监测数据的相关性系数均大于0.800。爆心距从0增至40 m时,最大段装药量的增幅较小。爆心距为40～80 m时,最大段装药量的增幅明显增大。垂直于隧道底板方向随爆心距增加的变化幅度最大,应重点关注该方向爆破振动安全控制速度为1.0 cm/s时的最大段装药量取值。     

燕尾式隧道小间距段爆破振速预测方法研究

以毛蓬岗隧道燕尾段爆破施工为背景,介绍现阶段爆破振动的预测方法,指出传统萨道夫斯基公式在小间距段振速预测中的局限性,进而提出修正公式的假设形式。在右线隧道采用1 m爆破进尺时,通过数值模拟计算出左线隧道的振速峰值为12.7 cm/s,小于安全允许振速15 cm/s,不影响其结构稳定性,并确定修正公式中的?为0.48,从而得出萨道夫斯基修正公式具体表达式,为本隧道的安全控爆施工提供参考。