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。     

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。     

采石场爆破对邻近隧道的影响分析

采矿爆破时,在岩土体内由于炸药爆炸释放出的大量能量有一部分转换成地震波,地震波对隧道围岩或既有建(构)筑物结构可能造成损伤。为评估采矿活动对隧道结构安全性的影响,采用数值分析方法对既有铁路隧道衬砌混凝土的迎爆侧应力及位移进行了分析。结果表明:衬砌迎爆侧拱脚处最大拉应力4.32 MPa,超过了C25混凝土抗拉强度设计值,拱肩压应力达到9.6 MPa;在长期的爆破过程中尤其是在衬砌出现裂缝后,隧道衬砌迎爆侧整体承载力明显下降,迎爆侧拱肩处易产生水平向的拉伸破坏,为最危险区域。     

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。     

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。     

不同工法下爆破振动对既有隧道的影响分析

由于新建隧道与既有隧道之间的间距较小,新建隧道爆破施工时,易导致既有隧道出现衬砌开裂、剥落等危及行车安全的现象.本文从爆破施工的特点入手,应用数值模拟方法,对分别采用上下台阶法和单侧壁导洞法时,爆破施工对既有连拱隧道产生的振速及应力问题进行了研究.结果表明:在相同条件下,单侧壁导洞法爆破对既有双连拱隧道的影响要小于上下台阶法.     

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。     

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。     

爆破施工新建地铁隧道与既有运营地铁的相互动力响应研究

以深圳新建地铁3号线下穿既有地铁4号线为工程背景,采用数值分析方法,对爆破施工新建地铁隧道与既有运营地铁的相互动力响应进行模拟分析.结果表明:在爆破振动作用下,既有地铁隧道二衬的最大拉应力、最大竖向位移和最大振速均位于仰拱中心处,仰拱、拱脚、边墙及拱顶位置处的最大竖向位移和最大振速依次减少;开挖进尺为1m时,仰拱中心振速超过了爆破安全控制标准,因此在施工中应对既有地铁隧道二衬的振速进行重点监测,为安全计,建议将开挖进尺设计为0.5m;既有地铁运营对新建地铁隧道产生的最大位移为0.22 mm,最大附加弯矩为750 N·rn,最大附加轴力为30 kN,说明既有地铁运营对新建地铁隧道的影响较小,在新建地铁隧道设计和施工时可以不予考虑.     

临近既有病害隧道的隧道安全施工技术研究

临近既有病害隧道的安全控制一直是施工的重点和难点。本文依托成渝高速中梁山扩容改造工程二标段新建隧道工程,通过对既有病害隧道分析,采用Midas GTS有限元程序分析爆破对既有线的影响,实时监测施工过程不同间距下的爆破振速,动态修正施工方法及装药量、孔深、孔间距等爆破参数,制定了特有的"周边钻孔取芯(水磨钻)+挖掘机炮头破除"开挖及爆破方式,形成了临近既有病害隧道的隧道安全施工技术。通过在成渝高速中梁山隧道扩容改造工程二标段爆破施工过程中的应用,有效降低了爆破振速,控制了隧道超欠挖,在保证隧道施工质量的同时确保了既有病害隧道的安全运营,研究成果对临近既有病害隧道新建隧道施工具有很强的指导作用和重要意义。     

新建上跨隧道爆破施工对既有隧道影响的数值模拟及工程对策

根据动力时程分析理论,采用岩土隧道结构专用有限元分析软件GTS,对新建上跨隧道爆破施工工程进行三维有限元数值模拟,研究新建上跨隧道爆破施工对既有隧道的影响.结果表明:既有隧道与新建上跨隧道交叉处的断面受到垂直方向振动的影响最大,随着离爆破点水平距离的增加,垂直方向的振速逐渐减小,水平方向的振速先增大后减小;爆破施工对位于交叉点水平距离25 m之内的既有隧道影响较大,对45 m以外则影响很小;爆破进尺需控制在1.5 m以内,并辅之以相应的工程措施,以保证既有隧道安全;新建隧道爆破施工过程中,需对既有隧道K201+065-K201+165段拱顶垂直振速进行监控量测.     

救援通道施工爆破对已建高铁隧道的振动安全分析

为确保已建金山顶高铁隧道衬砌结构的安全,有必要在救援通道爆破施工过程中对其开展爆破振动监测。采用TC-4850N无线网络爆破测振仪进行监测,监测结果表明:既有隧道迎爆侧的衬砌结构断面振动最大;基于最小二乘法对监测数据进行回归分析并得到了爆破振动萨道夫斯基经验衰减公式参数;根据公式参数对后续爆破提出了爆破振动控制措施,做到当振动速度超过安全阀值时及时调整爆破参数,取得了较好的效果。     

立体交叉隧道爆破动力响应和安全范围研究

研究目的:目前矿山法在隧道施工中非常普遍,在交叉隧道施工中,隧道爆破施工对既有隧道的影响是近些年人们非常关注的问题。因此,研究常规爆破方式爆破对立体交叉隧道动力响应规律,确定安全振速标准及不同影响程度的安全范围。研究结论:(1)新建下穿隧道施工至交叉位置时,既有隧道拱底和拱脚峰值振速较断面环向其他位置大,对爆破振动相对敏感,为薄弱环节,需重点关注;(2)爆破作用下位移对既有隧道的运营安全和结构安全都不会产生影响;(3)以振速作为评判标准,对新建隧道爆破施工下穿既有隧道全过程中既有隧道受到的结构破坏、影响运营和关注围岩等三种不同程度的影响范围进行了定量划分,并确定了相应程度的安全范围;(4)本研究成果可为立体交叉隧道爆破荷载作用下的抗震设计提供指导。     

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。     

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。     

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。     

新建隧道平行既有隧道施工及爆破影响研究

在隧道工程领域中,平行近接是当下存在且亟待解决的一类问题。以既有分离式隧道中间新建隧道为研究对象,基于FLAC3d有限差分软件,采用全过程施工模拟的方式在静力和动力两方面对既有隧道受到的影响进行研究,结果表明:静力开挖造成地层应力的改变对既有隧道影响很小,位移和主应力增量曲线具有显著的规律性,表现为"S"型曲线,可划分为3个阶段;动力分析中,各监控点的振动速度均较小,采用爆破施工对既有隧道结构几乎无影响,同时,说明新建隧道施工中应主要控制迎爆侧既有结构的振动速度。该成果可为类似工程提供借鉴和指导。