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。     

地表爆破振动对已建隧道影响分析

为了研究地表爆破对下方已通车大跨度隧道的影响,结合福州大学阳光学院新区建设爆破实例,采用三维动力有限元数值模拟方法,通过调整地表爆破荷载,分析下方高速公路马尾隧道二次衬砌的在3种不同工况下的爆破振速及应力分布规律。经过计算分析,针对不同区段提出了衬砌受力最不利的位置以及建议的施工爆破振动的控制值,对实际爆破施工及隧道监控有指导意义,也可作为类似工程的借鉴。     

新建隧道爆破开挖对既有桥梁安全的动力影响分析

对深圳葵坝路隧道下穿盐坝立交进行了二维的动力数值分析.以台阶法为主要分析工况研究了爆破开挖过程中地震波在地层及建筑构筑物中的传播规律和各重要监测点的时程曲线及位移分布云图.研究发现:在爆破振动作用下,竖向传播速度明显大于横向传播速度;各开挖步振速均小于安全控制基准,满足爆破振动的安全性要求,既有桥梁将处于安全运营状态.     

特大断面隧道爆破开挖对既有隧道振动影响分析

在分析国内外爆破振动理论的基础上阐述要根据具体的工况,有针对性地引入振动速度、振动时间等多种参数进行分析,且以兰渝线关子岭特大断面隧道爆破为依托,应用数值分析方法,模拟特大断面隧道爆破振动对周边建筑物的影响。研究结果表明：既有隧道仰拱迎爆侧附近应力最大;随着时间的推移,上部既有隧道最大拉应力依次出现在迎爆侧仰拱、拱脚、拱顶及背爆墙等位置,并且其强度经历由弱变强,又由强变弱后逐渐减小消失。根据分析结果提出在特大断面爆破施工中应采取的一系列减振施工技术措施,希望为以后遇到类似特大断面爆破施工提供参考。     

山区公路隧道爆破振动对地表影响的数值分析

以贵阳花溪至安顺高速公路跳花坡双线隧道为工程背景,运用Midas GTS有限元分析软件,建立了隧道爆破振动对地表影响模型。得到了地表振速和振动加速度的分布云图,并分析归纳了最大振速和振动加速度的变化规律。隧道爆破振动对地表影响的研究,可以用于高速公路隧道爆破的设计和施工作业。     

上跨既有线的铁路隧道爆破施工振动测试与拟合分析

以厦门新建刘塘隧道为工程背景,介绍了机械-钻爆混合开挖方法在隧道近接施工中的应用;进而通过现场爆破振动测试,探讨赋存内侧临空面条件下,爆破振速的典型时程曲线和最大振速的衰减规律。以萨道夫公式为理论基础,分别对近场测区和远场测区的最大振速进行了回归分析。结果表明:IV级围岩的α值约1.5~1.6,K值约为100~130;其中K值明显小于相关规程建议的取值范围,佐证了赋存临空面对减小爆破振动效应的有利影响。     

地铁隧道小净距爆破施工对相邻隧道支护振动响应研究

依托杭州地铁5号线通火区间隧道工程,采用FLAC3D数值模拟方法,以先行隧道初期支护为监测对象,研究其爆破振动主要影响部位,探讨不同循环进尺下和不同隧道净距下的振速、位移振动响应规律;探讨城市地铁小净距隧道开挖的条件下采用钻爆法时引起的相邻隧道支护振动响应问题.     

隧道爆破对小近距既有病害隧道的影响及控制

以史家山2号隧道为工程背景,分析爆破施工对近距既有病害隧道的影响.采用现场检测与监测手段,施工前对既有病害隧道进行现场检测来评估其安全状况,施工过程中监测既有隧道的爆破振速,确定施工过程中既有隧道的安全状态.针对监测结果,提出爆破安全控制技术和措施,减小新建隧道对于近距既有隧道的影响.     

新建隧道爆破开挖对周围道路及边坡产生动力影响分析

以柳家村隧道工程为依托,运用FLAC3D分析软件建立三维计算模型,选取距离隧道洞口6 ,33 m两处关键截面,分析新建隧道采用三台阶爆破开挖时对临近边坡、省道及村道的动力影响。结果表明：爆破开挖对村道的影响最小;开挖隧道洞口时,洞口上部边坡处的断面最危险,最大振动速度十分接近规范允许值;当隧道开挖到33 m,且进行上台阶爆破过程中,上方省道会出现较大的振动情况;在对临近构筑物进行监测时,应至少监测垂直和水平方向的振动速度。     

小净距公路隧道爆破动力响应研究

以在建岭东小净距公路隧道为依托,采用三维动力有限差分程序,深入研究后行洞爆破引起先行洞衬砌振动速度、应力状态变化情况.结果表明:后行洞爆破产生振动对先行洞衬砌迎爆侧边墙影响最大、拱顶次之,仰拱最小.最大振速达到85 mm/s,小于爆破振动安全允许标准,先行洞衬砌是安全的.应力波主要以纵波沿水平传播,衬砌振动响应滞后于爆破冲击荷载时程,随着距离增加逐渐衰减.后行洞爆破施工对先行洞衬砌在爆源前、后处10 m振速峰值减小80％,此范围可作为爆破控制重点.由于爆破产生的地震波的影响,先行洞衬砌拱顶主要为横向拉伸破坏,容易出现纵向拉伸裂纹;迎爆侧边墙衬砌呈现先拉伸后压剪破坏;仰拱拉伸破坏.     

大断面小净距隧道施工对地表变电站的保护措施研究

贵阳市北京东路道路工程#1隧道为大断面小净距隧道,K0+500～+580暗挖段下穿贵乌变电站,埋深浅,地质条件复杂。通过采用洞外对变电站进行加固、洞内CRD六步法开挖、高精度数码电子雷管逐孔起爆的措施,同时加强变电站场坪内地表沉降观测和爆破振速监测,成功穿越了贵乌变电站,地表沉降得到了有效的控制,爆破振速控制在0.4cm/s以内,保证了变电站的结构安全和正常运行。     

隧道掘进爆破引起地表震动的数值模拟与现场监测分析

在建立隧道掘进爆破的震动模型的基础上,采用有限元方法对人和场隧道掘进爆破引起的地表震动进行数值模拟,并将数值计算结果与现场监测结果进行比较分析。结果表明:采用数值计算方法获得的震动速度时程曲线形式比现场震动速度监测波形简单得多,两者明显不同;但通过数值计算所获得的地表震动速度峰值的变化规律及特征与现场监测结果基本一致,而且地表震动速度峰值计算结果与实测结果之间吻合较好,可见采用数值模拟方法来分析地表震动速度在工程应用上是可行的。     

同段起爆炮孔间距对最大振速的影响分析

为研究开挖断面为6 m范围内同段位两炮孔间距对最大爆破振动速度的影响,以青岛地铁2号线延安路站侧穿166号楼为研究对象,采用数值模拟与现场试验相结合的方法,对同段起爆炮孔间距这一参数进行计算分析。结果表明： 1）在开挖断面宽度为6 m范围内,同段起爆的两炮孔间距对最大爆破振速影响不明显; 2）相邻两炮孔同段起爆比间隔炮孔同段起爆产生的振速衰减得快,即相邻两炮孔同段起爆对建筑物的累积损害量相对较小。     

相邻隧道爆破震动波的传播规律研究

针对胶州湾海底隧道青岛端接线工程匝道开挖对主隧道的振动影响,在主隧道内进行爆破振动监测。以实测振速数据为依据,分析主隧道内对应匝道工作面前后震动波的传播规律,得到垂直振速、水平径向振速以及水平切向振速随测点距工作面距离不同的变化规律。分析发现,主隧道内已开挖区爆破振速大于未开挖区振速,未开挖区振速在一定范围内相对稳定。     

公路隧道爆破振动对洞口区域建筑物的影响研究

在贵州省高速公路某隧道进行爆破开挖时,采用现场监测的方法研究隧道爆破振动对洞口区域建筑物的影响。依据测点布设原则,选取爆破振动影响区域具有代表性的4栋区域建筑物开展监测,根据第一次监测结果,结合现场的实际情况,确定区域建筑物的爆破振动安全允许标准为2.0 cm/s,以此推算爆破作业最大段装药量的限定范围为12.3～13.2 kg,据此将最大段装药量调整为13.0 kg。调整爆破方案后的监测结果表明：4个测点的峰值振速均小于2.0 cm/s,结合调整爆破方案前和调整爆破方案后的现场调研情况,验证选定的区域建筑物振动控制标准和最大段装药量取值的建议是合理可行的。     

沉管隧道基槽爆破开挖作用下邻近地铁隧道力学响应

为确保邻近地铁隧道在沉管隧道基槽爆破开挖过程的安全性,通过现场实测评价地铁隧道运营现状,借助数值分析法探索地铁隧道对沉管基槽爆破开挖的力学响应特征,并制定既有隧道结构的安全判据和沉管基槽爆破振动安全距离。研究表明： 既有地铁区间隧道现状累计最大沉降为1.89 mm,近半年最大沉降速率为0.01 mm/d,均小于规范规定的控制值,隧道结构现状处于稳定状态;沉管隧道基槽爆破振动引起的地铁隧道结构最大振速为0.359 cm/s,远小于振速安全阈值（2.0 cm/s）,说明地铁结构受爆破振动影响较小,且爆破振动的安全距离为25 m; 基槽开挖应力扰动后引起的地铁隧道累计最大沉降为3.16 mm,小于位移预警值,隧道结构处于稳定状态。     

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。     

“短孔卸压降振法”对周边孔爆破减振效果的研究

为了解\"短孔卸压降振法\"对周边孔最大振速的影响程度,利用多自由面削减能量的原理,首先采用ANSYS-DYNA数值模拟软件对设置\"卸压短孔\"前后的断面模型进行计算分析,其次结合现场对设置\"卸压短孔\"前后的隧道断面爆破试验,提取爆破后的振速图进行对比论证,从而得出设置\"卸压短孔\"前的断面爆破振速大于设置后的断面爆破振速的结论。结果表明:1)使用\"短孔卸压降振法\"后,断面周边孔振动速度有所降低;2)采用\"短孔卸压降振法\"进行控制爆破后,隧道开挖轮廓线成型平整,超欠挖现象显著减少。     

兴延高速浇花峪隧道爆破振动测试分析研究

为研究施工过程中隧道初期支护衬砌在爆破作用下的振动规律,基于兴延高速公路浇花峪隧道上台阶爆破工程,在距离掌子面38 m处开始设置传感器,并在拱顶、拱腰和边墙处分别安装1个传感器,监测掌子面推进过程中隧道衬砌的爆破振动速度。利用萨道夫斯基公式的非线性回归分析方法对振速的3个分量进行分析,得出： 1）拱顶振速大于拱腰振速,且均大于边墙振速; 2）拱顶振速的垂直方向、水平径向和水平切向分量拟合出的爆破衰减系数K、α均大于其他测试位置相应方向分量拟合出的K、α,且垂直方向的振速最大。对拱顶、拱腰和边墙3个位置处的主频进行回归分析,由回归得到的K值发现,隧道不同位置处的振动主频存在的关系为： f拱顶＞f边墙＞f拱腰。通过小波能量分析可知,拱腰处的频率成分相对较丰富且频带宽度较大,拱腰和边墙处的低频成分能量占比远高于拱顶,且拱腰处的低频能量最高。