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。     

大跨度小净距隧道爆破振动影响数值模拟分析

结合温州绕城高速屏山隧道小净距段实际工况,应用数值模拟方法对小净距段在爆破荷载作用下的相互影响问题进行研究。研究结果表明:后行隧道爆破施工中应对先行隧道迎爆侧边墙处进行重点监控,且测点应尽量与爆源在相同高度处;对于3车道大断面小净距隧道,后行洞掌子面爆破最大段药量为30 kg时,先行洞二次衬砌发生拉伸破坏的潜在范围约为对应爆破掌子面前后10 m左右,为保证先行隧道二衬结构安全,先行隧道二衬浇注里程应滞后于后行隧道掌子面至少10 m距离以上。结论可为类似小净距段隧道的爆破设计、施工及现场监控量测提供一定参考。     

基坑爆破开挖对运营隧道的影响数值模拟分析

以深圳安托山安峦公馆基坑爆破开挖工程为研究对象,采用数值模拟方法分析了爆破振动传播途径中距离爆源不同距离处的振动速度,以及大断面、小断面隧道衬砌振动速度的分布情况。结果表明:在距离地铁40 m以内爆破施工时应采取减震措施;地铁隧道迎爆侧的水平和竖向振动速度要大于非迎爆侧,隧道衬砌最大振动速度在迎爆侧拱顶和拱脚,爆破施工过程中应对隧道迎爆侧重点监测和防护;隧道断面对水平和竖向振动速度均有放大作用。     

频繁爆破条件下既有隧道支护结构动态响应研究

以邻近既有隧道的保和村隧道为依托,研究在新建隧道推进式、往复、频繁爆破开挖过程中邻近既有隧道支护结构的动态响应特征。爆破振动速度监测结果表明,邻近既有隧道迎爆侧的拱肩到拱腰部位振动最为强烈,应严格控制振动速度;围岩声波波速监测结果表明,既有隧道支护结构在一定程度上发生损伤、破坏,尤其是迎爆侧。基于对监测结果的分析和损伤效应,对爆炸荷载进行分析简化;结合现场振动监测对爆轰压力进行修正,计算衬砌的振动速度和拉应力,实现动态响应数值模拟;通过数值计算,达到优化装药量以控制邻近既有隧道动态响应特征的目的。     

爆破振动对既有高速铁路隧道衬砌动力响应的影响

依托合(肥)福(州)铁路闽赣段金山顶隧道新增救援疏散隧道工程,采用动力有限元数值模拟方法,分析不同隧道间距、围岩级别、单响药量情况下爆破振动对邻近既有高速铁路隧道衬砌动力响应的影响规律。研究结果表明:围岩级别和单响药量一定,既有隧道迎爆侧衬砌振速峰值随着隧道间距的增大而减小;隧道间距和单响药量一定,既有隧道迎爆侧衬砌振速峰值随着围岩级别的提高而增大;既有隧道迎爆侧衬砌动拉应力峰值随着隧道间距的增大而减小,当隧道间距3D(D为救援通道洞室宽度)时单响药量占主导地位;当隧洞间距3D时隧道间距占主导地位,单响药量的变化对衬砌的影响不大。根据衬砌的安全振动速度标准及动拉应力允许峰值,提出了爆破作业单响药量控制值。     

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。     

小净距隧道爆破施工影响的数值模拟分析研究

通过MIDAS/GTS软件对新建隧道爆破施工对邻近既有隧道影响进行了研究,通过分析不同的隧道间距对既有隧道衬砌振速、位移、应力造成的影响得出了以下结论:既有隧道迎爆侧拱腰部位是振速峰值、位移最大值的发生区;既有隧道衬砌最小主应力出现在距爆破面最近的迎爆侧拱顶位置,应加强此区域监测;隧道间距小于12 m的情况下施工需谨慎进行,建议适当减小爆破开挖进尺以减弱对既有隧道影响。     

爆破振动对邻近铁路隧道衬砌结构的影响北大核心

依托海南西环铁路新建隧道爆破工程,选择三角形等效爆破荷载模拟爆破过程。结合现场爆破振动监测,验证隧道爆破三维模型的准确性。进而逐级提高爆破荷载,分析5、10、15、20、25倍五种爆破荷载工况下,隧道围岩塑性区分布情况、既有铁路隧道衬砌结构的爆破振动速度和拉应力变化规律。结果表明:新建隧道爆破开挖时,既有隧道衬砌结构迎爆侧拱肩爆破振动合速度最大,仰拱一直处于受拉状态;随着爆破荷载不断提高,隧道围岩塑性区范围不断扩大,既有隧道衬砌结构最大爆破振动速度和最大拉应力均不断增大;当采用20倍爆破荷载作用时,既有隧道衬砌结构迎爆侧边墙最大爆破振动速度为29.90 cm/s。     

浅埋不良地质条件下小净距隧道掘进与减振爆破技术研究

研究目的:研究重庆轻轨新郑区间浅埋、上软下硬地层、软弱夹层岩柱等不良条件下小净距隧道掘进和爆破减振技术,保证围岩与支护结构的稳定性、光爆良好效果和地下管线安全。研究结论:(1)洞口回填松软土层浅埋地段采用超前大管棚支护,并对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ四种围岩段,采用正三台阶、正二台阶预留核心土、正二台阶及全断面开挖方式,配合采用光爆技术,适合浅埋不良地质条件下双隧道净距仅5.8 m情况下小净距隧道修建;(2)小净距隧道爆破中掏槽孔爆破产生的振动强度最大,通过对不同地质段采取预裂光面爆破和预留光爆层爆破两种方法,掏槽眼分别采取五梅花中空直眼掏槽及斜眼掏槽方法,实测地面测点振速1.8 cm/s,相邻洞内边墙衬砌振速11.02 cm/s,爆破振速满足规程要求,且确保了光爆效果,减振爆破技术可行。     

城市浅埋小净距隧道爆破施工优化与分析

针对福州地铁2号线洋里站矿山法段爆破施工优化问题,采用数值软件计算不同工况下小净距隧道的力学响应;以左右洞错开距离、爆破开挖进尺、上台阶长度为试验因素,以后行洞右侧拱腰水平位移峰值、中隔岩有效应力峰值、地表振速峰值以及双洞贯通时长为评价指标设计三因素四水平的正交试验;采用灰色关联度分析和组合赋权法进行结果数据处理,并获得最优参数组合。研究结果表明:左右洞错开20 m,爆破开挖进尺3 m,上台阶长度10 m为小净距隧道爆破施工最优化方案,且与现场实际采用的爆破方案对比,隧道中隔岩拱腰水平位移、中隔岩有效应力峰值、地表振速峰值分别降低11.4%,33.7%和12.84%;基于正交试验的灰色关联度分析可以通过少次数的试验获得最优化参数方案,具有良好的应用前景。     

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。     

基于AHP-GRA新建隧道爆破对邻近铁路隧道振动影响研究

以金台铁路新建林家岙隧道为工程背景,为了科学、合理地控制新建隧道爆破施工对邻近运营铁路隧道的振动影响,采用AHP-GRA法对邻近运营隧道振动影响因素进行分析。将新建隧道爆破循环进尺的爆心距、总装药量、最大段药量和爆破循环进尺作为研究的相关因素变量,选取运营隧道迎爆侧测点振动速度、振动持续时间和振动主频作为系统的评价指标,结合现场实测数据,进行关联度计算并排序,得到邻近运营隧道综合振动影响因素的主次顺序,以及各评价指标与相关因素变量之间的关联度大小排序,其中最大段装药量和总药量对运营隧道总体振动影响最大;影响运营隧道振动主频的主要因素是最大段装药量和爆心距。AHP-GRA法的分析结果可为确定运营隧道振动影响因素的主次顺序提供科学的理论依据。     

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。     

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.     

浅埋偏压小间距隧道爆破对既有隧道震动影响分析

结合太兴线新风平岭隧道工程,应用有限元软件分析新建隧道不同爆破进尺施工时对临近隧道的动力响应,同时与既有隧道震速的实测数据进行对比。研究表明:现场量测速度值分布和数值计算的结果基本一致,最大值在迎爆侧边墙腰至拱脚范围内;确定既有隧道震动速度阈值为10.6 cm/s;爆破进尺越大,震速和应力越大,偏压侧出现的拉应力越大,破坏范围越大;由爆破引起的既有隧道结构最大主应力位于拱顶。     

小间距并行隧道施工爆破振动控制技术试验研究

为了有效控制小间距并行隧道爆破产生的振动对既有隧道的影响,开展了普通导爆管雷管起爆和数码电子雷管起爆的现场对比试验研究。试验结果表明:普通导爆管雷管起爆3组试验中,掏槽处爆破产生的振动速度均最大,将各测点掏槽处爆破产生的振动速度进行拟合回归,得到三洞分离区间既有隧道迎爆侧洞壁处的振动速度传播规律;与普通导爆管雷管起爆对比,掏槽处采用数码电子雷管起爆产生的最大振动速度可降低43. 78%;紧邻既有隧道施工时,采用数码电子雷管起爆可以有效降低爆破振动对既有隧道的影响。     

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。     

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。     

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.