大跨小间距隧道微振钻爆施工及中夹岩振动特性研究

为了减少隧道爆破产生的振动,研究大跨小间距隧道中夹岩的振动特性,依托贵阳市七冲村1号公路隧道工程,依据自由面减振原理对CD法进行优化,提出中夹岩侧上台阶“前后错落3部”同步爆破施工的CD法,并对中夹岩内部围岩的爆破振动进行测试,研究并揭示后行隧道掏槽孔、辅助孔及周边孔爆破时掌子面前后中夹岩内部围岩的振动速度传播规律。研究结果表明：利用增加自由面个数和面积对CD法进行优化,能够保证在施工进度不变的条件下,使5 m处围岩的振动速度小于5 cm·s^-1,有效地减小了爆破振动,实现微振爆破施工;在隧道爆破近区,爆破距离是影响振动速度的主导因素,质点最大振动速度由周边孔单段装药量决定;在隧道爆破中远区,装药量是影响振动速度的主导因素,质点最大振动速度由最大一段装药量决定;无论掏槽孔爆破还是辅助孔及周边孔爆破,掌子面前方中夹岩振动速度都稍大于掌子面后方中夹岩振动速度;掌子面前方岩体的场地系数K大于掌子面后方中夹岩的场地系数K;随着自由面数量的增加,场地系数K及衰减系数α都减小。     

新建后祠隧道爆破振动对既有隧道的影响研究

新建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建厦蓉高速公路后祠隧道扩建工程，研究新建隧道爆破施工对既有隧道的影响规律。通过现场监测与数值模拟相结合，得出爆破振动沿既有隧道横断面和轴线方向的动力特性，指出振动响应受到不同外界因素（围岩级别、中夹岩厚度、开挖进尺、自由面条件）的显著影响。     

大跨度小净距隧道爆破振动监测与分析

结合沈海高速公路泉厦段大帽山隧道扩建工程,对大跨度小净距隧道中间岩柱在爆破振动作用下的振动响应进行相关监测,分析振动波在不同级别、不同位置围岩中的传播规律。研究结果表明,隧道中间岩柱振动速度随着围岩质量提高,差别逐渐减小,且拱腰及拱肩部位振动速度大于拱脚部位;最大振动速度出现在迎爆侧边墙测点的径向方向;当隧道净距为6m左右时,爆破振动对中间岩柱的影响范围为爆破面前后10~20m,且随围岩质量提高,影响范围相应减小;同时,宜严格控制爆破总药量和单段最大药量,且分段爆破时,爆破段时差应不小于75ms。     

土岩交错地层隧道施工爆破围岩振动特性研究

以上软下硬为特征的土岩交错地层为研究对象,采用计算机仿真的方法,分析了围岩振速的环向分布、土岩界面附近的衰减规律和界面两侧围岩力学强度的影响等。结果表明:环向上围岩振速最大位置出现在土岩交界面与隧道壁相切点附近,以此切点为中心,土岩界面的法线两侧围岩爆破振动速度基本对称,且越远离切点,则爆破振动速度越小。靠近隧道壁的振速矢量具有显著的环向优势。在软硬岩层界面附近,岩体振速与弹性模量比呈负相关关系,即岩体振动速度随着界面两侧岩体弹性模量比值的增加而降低,且随着弹性模量比的增加,径向各测点峰值振动速度下降,横向峰值振动速度在径向1 m范围内下降较快。     

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。     

爆破荷载下高速公路小净距隧道的动力响应

以某高速公路小净距隧道为依托,对爆破荷载下相邻隧道的影响进行了数值分析。计算中,岩土本构模型为理想弹塑性模型,瑞雷阻尼的阻尼比取0.05,采用粘滞边界条件模拟动力计算边界条件。分析重点是后行洞爆破,对中夹岩振速的影响和对先行洞衬砌应力及振速的影响。结果显示,先行洞对后行洞爆破有放大作用,随着净距的增大,其放大作用呈衰减趋势。当两隧道净距越小,中夹岩振速越大,当隧道净距变小时,离爆源较近处中夹岩振速增加幅度较大。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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...     

基于声波测试原理的爆破荷载对地铁隧道围岩扰动研究

基于声波测试原理,利用RSM-SY5（T）非金属声波检测仪对广州地铁隧道围岩在爆破荷载作用下产生的扰动进行现场试验。研究结果表明:非光面爆破方案爆破后,隧道围岩的松动圈范围约0.6～0.7 m,光面爆破方案爆破后,围岩的松动圈范围约0.3～0.5 m;岩体声波速度随着深度的增加而增加,达到某一深度后趋于平稳;岩体波速在平稳深度存在小范围的波动现象,说明岩体本身存在着不良地质结构,对波速产生了影响;炮孔装药结构和装药量对围岩的扰动程度具有一定的影响,空气间隔装药能明显降低扰动程度,装药量越大对围岩扰动程度越大。     

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.     

隧道掘进爆破地表振速的预测研究

为了能够预测隧道爆破工程对地表产生的振动速度,采用理论分析与现场试验相结合的方法。首先根据应力波基础理论,分析P、S波斜入射地表面情形下波与作用面的交互关系,并求得地表面的振动响应公式;然后基于围岩的物理力学测试指标以及2次循环爆破监测试验数据,对比分析隧道掘进爆破工程地表面2座民房测点处实测与预测的振动速度。研究结果表明:地表测点处质点振速峰值主要出现在法向方向,最大值为1. 82368cm/s,小于安全规程的阈值;预测振速与实测振速误差较小,可以为类似工程振速预测提供参考。     

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。     

小间距隧道爆破动力响应分析

基于复线隧道施工爆破对既有隧道稳定性冲击问题,结合沪蓉线庙垭分岔隧道工程实例,研究了其小间距段施工爆破的振动监测方法、爆破动力特性及其减振控制技术。通过对隧道爆破围岩和衬砌质点振动速度波的频谱分析及其振速预测数学模型的改进研究,分析了隧道振速峰值纵向衰减规律、衬砌振速主频、横断面振速分布规律及爆破掌子面附近振动情况,并以小间距既有隧道中墙迎爆侧破坏为基准,从循环进尺、微振起爆、掏槽结构等方面提出了相邻隧道爆破减振技术措施。研究结论可为类似工程的爆破设计、施工及监测提供参考。     

邻近双洞隧道衬砌结构的爆破动力响应规律分析

为优化温州绕城高速公路西南线横山隧道施工方案、控制爆破开挖对邻近洞室衬砌结构的动力影响,采用数值手段模拟了不同开挖工法时邻近洞室衬砌结构在爆破动力作用下的响应规律,对比分析了爆破引起邻近隧道衬砌结构不同部位的应力和振动速度,提出了衬砌结构的重要影响部位和相应的减振措施;分析了单洞爆破开挖引起的衬砌结构振动速度,根据不同振动速度控制标准优化了掌子面与衬砌结构的安全步距。