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。     

紧邻营运隧道爆破振动控制技术

新建隧道与既有隧道会因为其距离较近导致新建隧道开挖爆破产生的地震波危及既有隧道衬砌结构的安全和稳定。本文根据隧道爆破振动影响控制标准,分析了隧道爆破振动强度的影响因素,提出了降低爆破振动的技术措施,使新建隧道开挖施工爆破中的既有隧道振动速度值控制在安全范围以内,确保隧道开挖作业安全、顺利地进行。可为今后类似工程的设计与施工提供参考与借鉴。     

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。     

下穿高压铁塔的大跨小净距隧道控制爆破技术研究

茶山隧道是广东省某高速公路在建的一座大跨小净距隧道,下穿500 kV高压线铁塔,对爆破开挖要求极高。针对该隧道埋深较浅、围岩变化较频繁、长度短的情况,提出全隧道采用短距离三台阶分次爆破开挖方案,即将上台阶单段最大装药量控制在23 kg以内,选择合理的爆破参数,并根据爆破震动监测进行修正,力求隧道爆破时高压铁塔塔基处爆破震动速度不大于2.5 cm/s,以保障隧道上方高压铁塔的稳定和隧道施工安全。该隧道的开挖及爆破方案可为类似工程提供借鉴。     

新建隧道群下穿既有高速公路隧道安全分析及施工保障

基于新建隧道群下穿福州绕城公路东南段董奉山既有隧道工程，运用三维有限元研究新建隧道群施工对既有隧道的影响，分别从爆破和静力施工阶段两个方面进行综合分析。结果表明:新建隧道的开挖进尺控制在1.5 m，最大允许装药量控制在7.54 kg，爆破震速可控制在3 cm/s以内，特大断面隧道群施工对新建隧道的爆破震速在安全可控范围内；既有隧道的最大变形为2.9 mm，围岩主应力的前后变化值为1.50%以内，衬砌应力的最大应力变化值为4.17%，特大断面隧道群施工对新建隧道的影响不大。最后，根据分析结果提出施工期的保障措施。     

沉管隧道基槽爆破开挖作用下邻近地铁隧道力学响应

为确保邻近地铁隧道在沉管隧道基槽爆破开挖过程的安全性,通过现场实测评价地铁隧道运营现状,借助数值分析法探索地铁隧道对沉管基槽爆破开挖的力学响应特征,并制定既有隧道结构的安全判据和沉管基槽爆破振动安全距离。研究表明： 既有地铁区间隧道现状累计最大沉降为1.89 mm,近半年最大沉降速率为0.01 mm/d,均小于规范规定的控制值,隧道结构现状处于稳定状态;沉管隧道基槽爆破振动引起的地铁隧道结构最大振速为0.359 cm/s,远小于振速安全阈值（2.0 cm/s）,说明地铁结构受爆破振动影响较小,且爆破振动的安全距离为25 m; 基槽开挖应力扰动后引起的地铁隧道累计最大沉降为3.16 mm,小于位移预警值,隧道结构处于稳定状态。     

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。     

上穿公路隧道爆破对下方供水隧洞的振动影响研究

新建的大望山公路隧道从既有沙湾供水隧洞上方穿过,形成空间隧道交叉,高程上它们最小距离21.5 m,并且交叉段公路隧道和供水隧洞围岩分别为IV级和V级,岩性较差。上穿隧道爆破开挖会对下方供水隧洞的稳定造成一定影响,需对其进行具体的研究,应用ANSYS/LSDYNA对其进行数值模拟是一种较为合适的方法。通过计算,结果表明:当上穿隧道掏槽爆破最大单响药量为8.0 kg时,下方供水隧洞拱顶单元X方向上的拉应力为0.12 MPa,比其它两个方向的拉应力大,第一主应力为0.13 MPa;隧洞拱顶质点垂直振动速度最大,约为2.8 cm/s,小于水工隧道规定的安全质点振动速度7 cm/s,不会造成供水隧洞的破坏;供水隧洞质点垂直振动速度峰值在拱顶处较大,沿隧洞断面向下逐渐减小,而水平振动速度峰值沿断面向下先增大后减小,垂直振动速度峰值在整个断面上都大于相应点的水平振动速度峰值。分析结果可用来指导上穿隧道的爆破施工及供水隧洞的监控量测。     

小间距隧道围岩变形控制条件及其工程应用

为了探讨小间距隧道围岩的变形稳定性,进行稳定安全的净距设计,基于地下洞室围岩的容许变形规定或规范,以及大量的现场监测信息和变形规律数值模拟结果,利用统计学方法,对围岩为石灰岩和千枚岩的小间距隧道建立了容许变形控制方程,该方程综合考虑了小间距隧道跨度、间距大小、埋深、围岩变形规律及强度特性等影响因素。依据该方程对围岩为石灰岩和千枚岩的小间距隧道工程的稳定安全性进行了检验分析,并与现场实测位移进行了比较分析,其可用于中硬岩和硬岩小间距隧道围岩周边水平容许位移和拱顶垂直容许下沉位移的计算。