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.     

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。     

大直径中空孔在穿越复杂环境控制爆破中的应用研究

为解决地铁车站风道斜穿建筑物时造成的爆破振动所带来的扰动,以青岛地铁1号线瑞金路车站为工程背景,通过从掏槽眼、辅助眼、起爆网路等角度对风道1部爆破方案进行设计,最终确定为采用大直径中空孔掏槽布置方式与孔外延期微差起爆技术相结合的方法多方位地进行控制爆破。结果表明:(1)控制爆破方案测得3次振速为0.47、0.46、0.50 cm/s,均小于被保护对象规定振速1.5 cm/s,有效控制了振速;(2)使用孔内延期和孔外延期相结合的微差起爆网路,使爆破起爆次数由4次降低到了2次,提高了起爆效率;(3)验证可知,本设计方案最大爆破振速仍出现在大直径中空孔掏槽处。     

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。     

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.     

基于围岩损伤机理对地铁爆破参数的研究

为解决地铁爆破中存在的超欠挖问题,依据爆炸载荷作用下的岩石作用原理及围岩损伤机理,采用现场试验的方法,对地铁区间隧道原有爆破施工方案掏槽眼间距和周边眼光面爆破参数进行综合优化。结果表明:(1)爆破振速由0.956 cm/s减小为0.379 cm/s;(2)炸药单耗由2.10 kg/m3降低为1.21 kg/m3。通过现场实例验证,将围岩损伤机理应用于爆破参数设计中,在保证爆破断面平整光滑的同时,降低了炸药单耗,取得良好的经济效益;并通过优化掏槽眼参数降低振动速度,最大程度地减小对周边建筑物的扰动影响。     

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。     

邻近既有铁路山体大规模爆破开挖安全控制技术研究

紧邻既有铁路进行大规模山体爆破开挖,施工环境复杂,既有结构安全标准要求高。通过控制爆破总规模、单孔用药量、单次起爆药量以及增加飞石防护措施,可将爆破振动速度控制在临界值3 cm/s以下,将飞石最大飞散距离控制在临界值200 m以内。进一步优化施工方案后,设定既有线爆破振动安全值为2 cm/s,设定飞石最大飞散距离安全值为20 m。工程案例实施结果表明,各检测点爆破振动速度均小于2 cm/s,飞石最大飞散距离均小于20 m,爆破产生的振动及飞石不会对既有铁路安全产生影响。采取本文所述爆破控制方案能有效控制爆破有害效应,能确保邻近既有铁路爆破开挖施工安全。     

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。     

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。     

复杂环境下地铁施工二氧化碳破岩技术研究

某地铁标段位于城区,周边施工环境敏感,建(构)筑物密集,对石方开挖振动、噪声等控制要求较高。若采用静力爆破、机械开挖等方式进行石方开挖,工效较低,难以满足工期要求。决定采用二氧化碳液-气相变膨胀破岩技术进行破岩,并开展了现场对比试验。研究表明:单排布孔试验中,测点的振动速度小于0.1 cm/s,未触发振动监测仪;双排布孔试验中,近点的最大振动速度为2.187 cm/s,远点的最大振动速度为1.817 cm/s,均小于一般建筑物的安全振速(3 cm/s)。该技术具有较好的安全性,且对周边环境的影响较小,验证了其在复杂环境下应用的可行性。     

繁华城区明挖地铁基坑微振控制爆破技术

深圳市轨道交通11号线工程一区间工点为基坑明挖段,周边环境复杂,次高压燃气管道距基坑边最近距离只有12 m,要求爆破振速不大于2 cm/s,施工难度极大。为满足安全和工期要求,采用了电子雷管微振动控制爆破技术,通过调整起爆时差,使得振动波形发生错相叠加,达到减振目的。通过爆破试验获得了有效降振的最佳延时时差以及振动衰减规律,总结出了微振动控制爆破施工工艺,完善了最终的爆破方案,并在施工中得到成功应用,保证了该工程的安全高效完成。     

暗挖隧道与邻近桥桩距离对桥梁的影响性分析

为探究暗挖隧道与邻近桥桩距离对桥梁的影响,以西安地铁某标段为背景,结合MIDAS/GTS NX有限元软件,建立三维模型进行数值模拟,并利用现场监测数据对比模拟结果,验证模型合理性。通过逐步缩小地铁隧道与桥桩的距离,分别模拟出地铁隧道与桥桩在不同距离下的桥面倾斜变化。模拟结果表明:临近隧道开挖一侧的位移量大于另一侧的位移量;且随着隧道与桥桩距离的减小,这种倾斜差异现象愈发明显;桥梁与隧道临界安全距离为15 m,当隧道与桥桩的距离小于临界安全距离后,随着隧道与桥桩距离的减少,对桥梁可能造成的危害会越大。     

隧道爆破振速小波包及数值模拟对比分析

以某浅埋隧道为背景,对隧道开挖的爆破效应进行了数值模拟,获得各测点峰值振速;并应用小波包理论对实测峰值振速进行分析,得到了峰值振速预报值。对比实测振速峰值,发现影响爆破振速模拟值准确性的关键是振动荷载的计算,且数值模拟值偏大。小波包分析是建立在对原始爆破信号分析基础上的,其预报值较为精确,是比较理想的方法。     

邻近营业线隧道小净距控制爆破施工技术

重庆枢纽北左、北右联络线隧道与既有蔡东联络线双碑隧道水平最小净距只有7 m,设计采用控制爆破施工,要求既有隧道爆破振速不大于5 cm/s,施工难度极大。为减少施工对既有隧道的影响,通过试爆获得振动衰减规律,验证开挖方式的可行性,利用试爆结果,完善了最终的爆破方案,并在正式施工中得到了成功应用,保证了重庆枢纽联络线隧道开挖工程的安全高效完成。     

基于弦测法的上承式拱桥长波不平顺限值研究

研究目的:温度和收缩徐变引起的拱桥桥面竖向变形导致长波不平顺,对车辆运行走行性产生影响。本文以某上承式铁路拱桥为研究对象,运用MIDAS/Civil软件计算得到桥面温度变形和收缩徐变变形,采用有限元软件MSC. PATRAN和多体动力学软件ADAMS/RAIL联合仿真技术,开展车桥系统耦合振动分析,研究桥面变形(温度和收缩徐变作用)产生的长波不平顺对列车动力响应的影响,并采用40 m弦分别对桥面变形和等效不平顺限值进行分析。研究结论:(1)收缩徐变倍数为1. 6时,CRH3以350 km/h速度通过大跨拱桥时,车辆竖向加速度指标接近限值1. 30 m/s~2;(2)当收缩徐变倍数为1. 6时,CRH2以各计算车速通过桥梁时,动力响应指标均满足要求;(3)基于40 m弦的桥面变形的弦测矢量限值可采用5. 5 mm;(4)本研究成果可为同类桥梁的限值要求提供参考。     

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。     

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。     

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。     

新建隧道下穿既有公路隧道施工技术

成渝客运专线新中梁山隧道下穿既有高速公路隧道,隧道拱顶距公路隧道最小净距为7.0m,施工采用大管棚注浆技术,对交叉影响段进行控制爆破,控制振速小于2 cm/s,并对既有高速公路隧道监控量测措施进行分析,既可以起到加固围岩的目的,保证新建隧道的安全,又能使既有公路隧道正常运营.