隧道爆破对储气库盖层的扰动影响研究

为有效解决隧道爆破对邻近既有建(构)筑物的扰动破坏,保证后续隧道及建(构)筑物的安全稳定,以重庆长合高速三圣隧道下穿相国寺储气库工程为研究对象,结合三圣隧道的实际工程地质概况、地层岩性分布以及三圣隧道与储气库盖层的空间位置关系,采用有限元软件ANSYS LS/DYNA,建立了地层-隧道-储气库盖层模型,结合室内物理力学试验测得的泥岩物理力学参数以及现场实际爆破设计参数,模拟了隧道下穿储气库盖层的爆破振动响应特性,并将模拟值与理论公式计算结果进行对比,研究结论包括:(1)隧道爆破质点的振动速度随爆心距的增加而不断衰减,衰减形式服从幂函数形式;(2)对比分析了数值模拟与理论计算所得到的爆破振速结果,两者差异性较小,从一定程度上说明所采用的实比例的爆破振动计算模型能够较好地反映真实爆破过程中的振速衰减过程。相关研究成果对指导隧道工程开挖爆破施工以及保证邻近既有建(构)筑物安全稳定具有重要指导作用。     

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%。     

爆破开挖路堑对罗依溪隧道安全影响的数值分析

以永吉(永顺—吉首)高速公路上跨焦柳铁路罗依溪隧道路堑的爆破开挖为研究对象,对爆破荷载对隧道主体结构安全的影响进行数值模拟。结果表明,所使用的爆破方案对隧道和边坡位移及整体稳定性的影响不大;爆破振动在岩层中50m传播范围内迅速衰减,振速衰减至约为10cm/s,可认为该爆破振动影响的安全最小深度为50m。考虑到岩土计算参数的离散性,建议在开挖深度达到距离路基面10m后采用液压炮头机钻裂施工,以上部分可采取爆破施工。     

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。     

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...     

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.     

土石交界地层隧道爆破振动控制技术研究

以空树河铁路隧道土石交界地层条件为研究背景,分析隧道地层地质条件和应力分布情况,并开展了隧道爆破方案设计和振动监测设计。分析结果表明:①当土石交界面为水平分布时,中下台阶具有较为明显的应力集中现象;土石交界面倾斜的情况下,内力呈现不对称分布,该类地层会造成隧道结构轴力和安全系数突变,但基本不影响弯矩。②当土石分界面位于掌子面时,振动波对混凝土钢拱架影响较为明显,顶拱部位振动速度最大可达7.97.9 cm/s,拱腰位置最小0.1～1.2 cm/s,受拉破坏的区域最大深度为顶拱以下2.6 m,分布于土石交界地层以上。③土石分界面位于顶拱以上时,土石分界面振动速度高达11.5 cm/s,大于其他开挖区;当振波穿过土石界限后振速衰减变快,受拉破坏最大深度为1.12 m。通过精细爆破设计、信息化施工、合理设置爆破参数和预加固措施,采用三台阶施工法有效控制土石交界地层隧道的爆破振害。     

小净距公路隧道爆破动力响应研究

以在建岭东小净距公路隧道为依托,采用三维动力有限差分程序,深入研究后行洞爆破引起先行洞衬砌振动速度、应力状态变化情况.结果表明:后行洞爆破产生振动对先行洞衬砌迎爆侧边墙影响最大、拱顶次之,仰拱最小.最大振速达到85 mm/s,小于爆破振动安全允许标准,先行洞衬砌是安全的.应力波主要以纵波沿水平传播,衬砌振动响应滞后于爆破冲击荷载时程,随着距离增加逐渐衰减.后行洞爆破施工对先行洞衬砌在爆源前、后处10 m振速峰值减小80％,此范围可作为爆破控制重点.由于爆破产生的地震波的影响,先行洞衬砌拱顶主要为横向拉伸破坏,容易出现纵向拉伸裂纹；迎爆侧边墙衬砌呈现先拉伸后压剪破坏；仰拱拉伸破坏.     

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。     

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。     

山区公路隧道爆破振动对地表影响的数值分析

以贵阳花溪至安顺高速公路跳花坡双线隧道为工程背景，运用Midas GTS有限元分析软件，建立了隧道爆破振动对地表影响模型。得到了地表振速和振动加速度的分布云图，并分析归纳了最大振速和振动加速度的变化规律。隧道爆破振动对地表影响的研究，可以用于高速公路隧道爆破的设计和施工作业。     

大跨隧道下穿既有高速公路的爆破减震技术研究

以贵广铁路斗篷山隧道为依托工程,通过对爆破振动监测结果的回归分析,确定合理爆破振动速度。并结合该隧道爆破开挖施工,从爆破药量、掏槽形式、爆破参数、起爆顺序、地质条件和传播距离等方面提出隧道爆破施工振动控制技术。研究结果表明,公路内振速以垂直振速为主,隧道开挖采用预裂爆破,周边眼采用密集钻孔,少装药,先于掌子面的其他炮孔起爆,可显著降低爆破振动对周围结构物的不利影响。     

液态CO2气爆破岩振动衰减规律试验研究

为研究CO₂爆破振动衰减规律，依托青藏高原公路路基改建工程，开展了CO₂爆破试验，测试了CO₂爆破振动信号，分析了振动速度衰减规律，并与《爆破安全规程》规定的安全允许质点振速进行了对比分析。研究结果表明:CO₂爆破振动速度随爆源距增加迅速衰减，振动速度与装药量和距离的比值成指数函数关系。     

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。     

“短孔卸压降振法”对周边孔爆破减振效果的研究

为了解"短孔卸压降振法"对周边孔最大振速的影响程度,利用多自由面削减能量的原理,首先采用ANSYS-DYNA数值模拟软件对设置"卸压短孔"前后的断面模型进行计算分析,其次结合现场对设置"卸压短孔"前后的隧道断面爆破试验,提取爆破后的振速图进行对比论证,从而得出设置"卸压短孔"前的断面爆破振速大于设置后的断面爆破振速的结论。结果表明:1)使用"短孔卸压降振法"后,断面周边孔振动速度有所降低;2)采用"短孔卸压降振法"进行控制爆破后,隧道开挖轮廓线成型平整,超欠挖现象显著减少。     

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。     

基于LM BP算法的隧道爆破振动灾害预测的应用

为了对隧道爆破振动灾害的危险状态进行有效地预测,实验采用基于Levenberg Marquardt（LM）算法改进的BP算法,建立以实测隧道爆破掏槽眼装药量、爆心距和爆破振速为主要爆破影响因素的神经网络模型,对振速进行预测分析,预测结果与实测数据吻合良好;继而引用GB 6722-2014《爆破安全规程》所规定的临界安全振速反向预测掏槽装药量,通过反向预测计算得出满足安全振速要求的临界掏槽装药量。预测结果表明： LM BP算法相比传统的经验模型在振速预测上表现更好,通过反向的预测运算,能有效预知临界装药参数,对爆破振动安全预测及控制有积极的意义。     

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。     

隧道下穿县城爆破震动对地表建筑影响及安全评价

榆佳高速公路佳县隧道整体下穿佳县县城,洞顶地表有大量房屋、道路等结构物,钻爆法施工可能造成地表建筑开裂、失稳等不利影响.为明确受影响范围及程度大小,确保工程顺利进行而展开专题研究.根据规范拟定爆破最大段装药量为5.0kg,采用数值模拟方法计算地表振速峰值,对地表建筑进行安全评价并提出应对措施,初步分析黄土的振动响应特征.研究结果显示:隧道上方地表房屋和道路最大振速均满足安全允许标准,距隧道拱顶最近的两座房屋最大振速为2.4 cm/s,主振频率为56.0 Hz,在施工中应加强监控量测和实施加固保护措施;黄土覆盖层可以有效加速震动能量衰减,频率大于70 Hz的高频部分基本被过滤,但震动持续时间加长.评价结果可为施工方案和监控设计提供依据,评价方法可为类似工程提供参考和借鉴.