小间距隧道爆破振动影响分析

以辽宁省庄盖高速公路戴峪岭2号隧道为背景,运用瞬态动力学的基本理论,建立了数值模型,采用Ansys软件分别对不同的围岩级别、不同的隧道净间距以及不同的施工方法,在受邻近小间距隧道爆破振动作用下的既有隧道振动进行了非线性研究。结果表明:全断面施工对既有隧道的影响大于台阶法施工;新建隧道爆破开挖对既有隧道迎爆侧的边墙影响最大;既有隧道衬砌的振速和应力随隧道间距的增大而减小。     

新岭隧道爆破振动施工合理净距探讨

隧道拓宽工程中,选取合理净距是新建分离式独立双洞隧道设计的关键,尤其是在保证既有隧道安全运营的前提下其重要性更是不言而喻。以杭金衢高速公路新岭隧道拓宽工程为依托,采用数值模拟计算方法,以既有隧道结构受力特征为研究对象,选取爆破振速和衬砌应力为主要控制参数,推导出既有隧道衬砌振速和应力与隧道净距间的对应关系,并依次得出爆破振动施工中新建隧道与既有隧道的合理净距,其可为类似工程的设计和施工提供参考。     

隧道爆破施工对近接既有隧道的影响分析

新建隧道爆破施工对既有隧道影响严重,为了对影响规律进行分析,对既有隧道进行爆破振动监测。通过对监测爆破振动数据进行统计分析,得出爆破振动振速传播规律,归纳分析得到爆破振动传播规律的萨氏公式,并得到振动速度与爆心距和最大段装药量的关系,为有效地减小爆破振速提供理论依据。     

新建隧道施工对近距离既有隧道的影响及安全风险评估

与既有隧道相距较近时,新建隧道施工会影响既有隧道结构的稳定性,增加新建隧道施工难度和工程风险。文中依托大青山隧道与武川至呼和浩特段隧道平行建设,垂直间距约30 m的工程实例,对既有隧道进行质量检测,采用ANSYS/LS-DYNA非线性动力分析软件研究新建隧道爆破开挖对既有隧道的影响,确定合理爆破参数,并对大青山隧道施工设计进行安全风险评估。结果表明,既有隧道衬砌结构与围岩之间局部存在松散、不密实等接触不良现象,围岩局部存在较明显的松散、裂隙带;1#隧道左线局部区域二次衬砌砼强度低于C25设计标准,基本满足设计标准;单次爆破药量50kg、隧道间距40m时衬砌的最大振速超过规范要求,单次爆破药量25kg、隧道间距30m时衬砌的最大振速超过规范要求,单次爆破药量25kg、隧道间距40m时衬砌的最大振速满足规范要求,单次爆破药量12.5kg、隧道间距为30、35、40m时衬砌的最大振速满足规范要求;大青山隧道塌方、影响相邻隧道安全、危岩落石、大变形、交通事故的风险等级分别为Ⅲ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ级,可通过加强地质预报、超前支护、注浆封堵及加固、加强通风及变形监控量测等措施降低风险发生概率。     

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。     

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.     

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。     

小净距双洞隧道下穿建筑物爆破振速控制技术研究

重庆轨道交通五号线石新路站-石桥铺站区间隧道属矿山法小净距双洞隧道,下穿众多建筑物。采用节能环保水压爆破技术,辅以分部、分次施工方法,结合延时爆破控制技术,通过不断优化钻爆设计参数,加密减振孔数量或加大直径,利用水压爆破降尘减振优点,采取信息化监测技术手段,控制爆破振动对环境影响。通过优化钻爆设计,有效控制爆破振速,现场监测结果表明,爆破振速达标可控。为解决隧道下穿建筑物爆破振速控制技术难题,采用减振孔+水压爆破+延时爆破技术,得出结论即最大振速集中在掏槽眼,其中3个方向振速垂向最大、径向次之、切向最小,且隧道下穿后比建筑物正下方振速大,采用水压爆破比常规爆破振速降低13%～22%,增设减振孔比水压爆破振速降低16%～28%。     

无中墙连拱隧道爆破振动响应特性及安全控制措施

无中墙连拱隧道相较传统连拱隧道取消了中墙结构，其先行洞与后行洞初支拱架相互搭接构成整体隧道结构，因此在后行洞爆破开挖时，先行洞及连拱处的爆破振动安全控制极为关键。依托榨坊隧道工程，开展后行洞爆破振动跟踪监测，并对先行洞二衬的爆破振动衰减规律及频谱特性进行了分析；通过LS-DYNA三维有限元数值模拟，研究了先行洞横断面及轴向的爆破振动响应特性，比较分析了注浆加固及布设减震层对连拱处三角区围岩与先行洞衬砌结构的安全控制效果，并通过现场监测，对其应用于实际工程的控制效果进行了评价。实测数据显示：无中墙连拱隧道后行洞开挖时，先行洞边墙二衬的水平径向振动强度最大，且以掏槽孔爆破振动为主，主频集中在40～65 Hz。数值分析显示：先行洞爆破振动速度沿其横断面和轴向的分布均不对称，迎爆侧振动速度显著大于背爆侧，且迎爆侧拱腰至拱肩部位的振速最大；受波传播路径的影响，先行洞未开挖方向的振速相对较高，爆破振动速度沿隧道已开挖方向衰减更快；围岩超前注浆加固可保证连拱处上方三角区围岩的稳定与安全，可分别降低振速和最大主应力69.2%和57.9%;布设减震层可有效控制先行洞衬砌结构的振动安全，可分别降低拱腰和拱...     

短天窗点间隔临近既有隧道导洞微振爆破研究

隧道在爆破施工时可能会对临近既有隧道产生爆破振动甚至结构开裂等不利影响,威胁既有铁路的安全运营。为克服新苔井山隧道爆破施工时面临的既有运营线天窗点间隔短、日循环进尺小等难题,提出一种短天窗点间隔临近既有隧道先行导洞微振爆破方案指导现场施工,同时通过采用数值模拟与现场监测相结合的方式,对不同进尺下既有苔井山隧道各点的振速及主应力分布情况进行分析。结果表明:在满足微差爆破振速限值3 cm/s的条件下,临新建隧道爆破施工的最大合理进尺为1.6 m;采用合理进尺进行爆破施工时,迎爆侧第一主应力在拱腰处最大,为1.255 MPa,未超过C25混凝土的极限抗拉强度标准值(1.78 MPa)。采用分天窗爆破方案可以有效控制爆破振动,加快施工进度,为类似工程提供借鉴。     

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.     

大跨度小净距隧道中夹岩爆破振动控制与损伤判别

明确爆破动载作用下大跨度小净距隧道中夹岩柱的振动响应及累积损伤演化规律，有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。依托厦门海沧疏港通道工程项目，现场采用爆破测振与声波测试对中夹岩体的爆破振动速度及围岩声波速度进行监测与分析,并对原有的爆破方案进行优化，对循环爆破作用下中夹岩振动传播与损伤演化规律进行探究。研究结果表明： 1）掏槽眼的装药量和自由面数量是影响中夹岩爆破振动速度的主要因素，通过优化爆破方案设置减振孔,使中夹岩振速降低了67.4%，最终控制中夹岩的最大质点峰值振动速度为12.67 cm/s，符合规范要求; 并根据萨道夫斯基公式，回归得到中夹岩的振动响应规律。2）在多频次爆破作用下，侧面岩体声波速度整体高于中夹岩体，受应力波及裂隙的共同影响，围岩声波速度由中夹岩内部至隧道轮廓线呈波动式下降趋势，随着掌子面的不断远离，中夹岩累积损伤范围最终稳定在距围岩表面1.5 m范围内； 通过现场监测与优化实现中夹岩爆破振动控制与累积损伤范围判定，保障了大跨度分岔隧道的高效安全掘进。     

引水洞爆破施工对既有隧道衬砌的影响分析

某铁路隧道建成运营后,受溶洞区域水压大的影响,岩溶核心段出现衬砌渗漏水现象。为了解决衬砌渗漏水问题,通过在正洞顶部施作引水洞,截取岩溶水,减小作用在隧道衬砌周围的荷载。本文结合某铁路隧道引水洞爆破施工,通过从爆破震动、结构变形等动态监控和土压力、型钢应力、混凝土应变等静态监控,分析引水洞施工期间正洞衬砌结构受力和变形情况,得出爆破震动速度和结构受力都控制在允许标准以内,并且隧道结构变形很小、结构受力相对稳定,说明引水洞施工对正洞衬砌结构影响小,保证了运营线的安全。     

构造应力场中层状围岩隧道动力响应数值分析

层状岩层的横观各向同性使得振动波在岩层中沿着不同方向传播时,质点的振动特性有着一定的差异。以我国西南地区某高海拔山区单向公路隧道的全断面爆破掘进为研究背景,利用FLAC 3D软件对构造应力场中均质围岩及倾角不同的层状围岩在隧道爆破开挖过程中的变形、振动速度进行研究。研究结果表明,隧道开挖爆破后,洞周岩体变形不对称式分布,左、右拱腰部位变形最大,均质围岩洞周各部位变形在5种模型中相对较小;爆源距相同时,层状围岩左、右测点的x向振动速度均大于上、下测点的z向振动速度;断层破碎带、层理结构面对于振动波的传播既有消振又有聚振的作用,与断层破碎带和层理结构面的产状、空间关系及振动波相对结构面入射角度有关。     

基于能量法的连拱隧道钻爆施工对围岩损伤影响分析

以采用无导洞钻爆法施工的云南省武定至易门高速公路三台坡连拱隧道工程为依托，针对爆破施工对无导洞连拱隧道围岩造成损伤的问题，利用能量衰减公式推导隧道围岩振动速度衰减公式；采用FLAC^3D软件计算分析实际工程围岩振动速度以验证理论推导公式的准确性，并计算分析在爆破荷载作用下连拱隧道围岩、中墙的振动速度和振动位移的变化规律。研究结果表明：振动速度的理论计算结果和数值模拟结果之间的相对误差较小，说明基于理论推导得到的隧道围岩振动速度计算公式是可靠的；爆破过程中产生的能量以地震波的形式向外传播，当地震波传至地表仍未完全衰减时，未完全衰减的能量将以反射波的形式继续衰减；爆破施工过程中围岩振动速度和振动位移最大值均位于距掌子面6 m的已开挖区隧道拱顶围岩处，未支护情况下隧道拱顶8 m范围的围岩振动速度大于63.5 cm·s^-1，围岩处于损伤的状态，因此在爆破施工过程中应对已开挖区围岩进行预加固。     

隧道微差爆破的延时计算及电子雷管减振应用

为实现复杂环境下隧道爆破减振,根据微差爆破延时计算理论,综合考虑围岩的物理力学参数及隧道爆破施工参数,提出采用电子雷管进行微差爆破的延时计算方法。研究起爆药量对爆破地震波振速和主频的影响,并将研究成果应用到成渝客专新红岩隧道爆破工程中。结果表明： 1）微差爆破的合理延时需要考虑岩石破碎及沿裂缝扩展到掌子面并抛掷足够距离的时间; 2）采用微差爆破延时计算方法,可合理设置电子雷管延时,实现单孔间隔微差爆破,有效降低峰值振速、提高振动主频; 3）在新红岩隧道爆破工程中,采用电子雷管爆破相比毫秒非电雷管爆破振速减小60%以上,证明电子雷管微差爆破延时计算方法的准确性和合理性。     

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.     

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。     

特大断面隧道钻爆法原位扩挖的爆破振动测试分析

福州市二环路金鸡山隧道原位扩建工程,采用钻爆法施工,通过爆破振动现场测试,重点分析赋存既有临空面的条件下,爆破振速的最大值及其主频的衰减规律。按萨道夫公式基本形式求出最大爆破振速传播与衰减的拟合式,得到Ⅳ级围岩K值明显小于相关规程建议的取值范围,说明既有临空面的存在能显著减小爆破振动效应。对爆破振速时程曲线进行傅立叶分析,认为爆破振动波在周边岩体的传播过程中,其高频成分衰减相当显著。基于此,建议在原位扩挖隧道的爆破施工中,适当减小掏槽眼的装药量,适当增大扩槽眼和辅助眼的装药量,以利用赋存既有临空面的有利条件,提高洞内破岩效率,减小洞外振动效应。     

爆破振动对宋家湾隧道施工的影响

为评价在生产常规作业阶段爆破施工方式对隧道结构的影响,对宋家湾隧道爆破振动进行监测,以获取主振频率,最终以频率和振动速度2个指标评估隧道爆破作业振动效应.本次爆破的最大振动速度为3.1 cm/s,主振频率范围为27.34～70.31 Hz,最大振动速度远小于国家标准.可知对隧道支护结构影响有限频率范围为27.34～70.31 Hz,远高于隧道的自振频率(一般在3～9 Hz范围内),不会出现共振放大现象.