城市小间距交通隧道爆破安全监测及结果分析

根据长沙市小间距交通隧道的爆破安全现场监测结果,进行了安全性评价及地震波衰减规律分析。安全性评价分别采用振速峰值和振速-频率安全判据进行评判,结果表明各测试结构物在测试爆破条件下是安全的,且具有较大的安全空间,可适当增加装药量,以加快施工速度,节约资金。通过萨道夫斯基经验公式回归分析,给出了测试条件下的场地系数K和地震波衰减指数α的值,并由此反演得到任意质点振速峰值预测公式和最大(段)允许装药量的控制公式,且后续施工证明装药量控制值是可靠、安全的。     

爆破地震波作用下直墙拱形隧洞围岩质点振速响应特征研究

根据直墙拱形隧洞爆破振动速度的现场监测数据,文章分析了邻近岩体爆破开挖诱发的隧洞围岩质点振动速度分布规律。在此基础上,采用数值模拟方法研究了在爆破P波作用下邻近隧洞围岩的质点振动速度的缩放效应并分析了其主要影响因素,对比分析了振动速度缩放效应与动应力集中效应的差异。计算结果表明,在P波作用下直墙拱形隧洞靠近振源一侧围岩的质点振动速度大于振源振动速度,而另一侧质点振动速度则小于振源振动速度,围岩质点振速较大的区域的动应力集中系数较低,而围岩质点振速较小区域的动应力集中系数较高。     

下穿密集居民区地铁隧道施工爆破测试及安全评价

针对深圳地铁2号线站后折返线隧道下穿密集居民区且采用矿山法施工的情况,采用爆破震动仪对施工爆破进行了测试.根据测试结果,对爆破震速在装药量(或爆心距)一定时与爆心距(或装药量)的关系,以及震速时程曲线和频谱进行了分析研究:通过萨道夫斯基经验公式对地震波的衰减规律进行了回归分析,得到了测试条件下的场地系数(K)和地震波衰减指数(α)值,从而反演得到任意质点震速峰值的预测公式及单段最大装药量的控制计算公式;并采用震速-频率安全判据对测试结果进行了安全性评价.结果表明:已实施的施工爆破满足规范要求,不会对各测试建筑物造成破坏.     

近邻隧道爆破施工相互动力影响研究

当两隧道距离较近时,新建隧道爆破施工可能导致既有隧道围岩与衬砌结构的变形甚至损坏。文章以某典型大跨公路隧道近接一小型既有隧道工程为背景,采用LS-DYNA显式动力数值模拟方法,开展近距离隧道爆破施工的相互影响研究。结果表明:新建隧道内振速分量均出现在垂直隧道轮廓线方向,既有隧道迎爆侧振速水平分量最大;围岩类型对爆破振动速度的影响主要在新建隧道近既有隧道侧,对既有隧道内振速影响较小;药量和跨度对新建隧道爆源近区底板影响较大,净距对新建隧道近既有隧道侧影响较大;药量增大、净距减小、跨度减小均会在一定程度上引起既有隧道内振速的增大;相对位置不同,新建隧道最大振速均出现在近既有隧道侧,既有隧道均出现在迎爆侧,爆破掌子面从既有隧道上方穿越时引起的振动大于远离时;既有隧道对新建隧道内的振速具有一定的放大效应。     

节理倾角对隧道爆破振动影响的数值模拟研究

为更明确不同倾角充填节理下的爆破振动特性,通过数值模拟的方法,对理论分析及现场监测进行补充研究。本文采用ANSYS/LS-DYNA软件对不同倾角充填节理下的隧洞爆破进行数值模拟,研究并分析不同倾角充填节理对于爆破振动的影响。研究发现：在0°、45°、90°三个节理倾角中,节理倾角为45°时,振动传播的影响最为明显,振速衰减最大;节理倾角为0°时,振动传播的影响次之;节理倾角为90°时,振动传播的影响最小,振速衰减也最小。振动曲线呈现的规律为离爆源越远振动越小。不同时刻的应力云图中,炮孔至节理一侧的应力大于节理的另一侧应力,其中,节理倾角为45°时,阻隔作用最为显著,对应力的衰减也最明显,节理另一侧的应力更小,节理倾角为0°时次之,节理倾角为90°时为末。研究成果可为类似工程施工与隧道爆破控制提供指导。     

隧道爆破水介质轴向不耦合装药振动规律三维数值模拟研究

文章依托郑万铁路七峰山隧道工程,采用现场试验和三维动力数值模拟方法开展了隧道掏槽眼在空气和水两种介质的轴向不耦合装药结构工况下爆破振动传播规律研究,对比分析了掌子面后方不同距离和位置的初期支护结构振动速度的衰减特征。结果表明,爆心距相同时,上台阶爆破引起的拱顶振速峰值最大、拱腰次之、边墙最小;当采用边墙测振方法优化掌子面上台阶掏槽最大段药量时,结果偏于不安全;在掏槽眼总药量相同情况下,水介质轴向不耦合装药爆破引起的振速较明显小于空气介质不耦合装药爆破。研究结果可为类似隧道工程提供借鉴。     

浅埋隧道开挖爆破震动监测与控制技术

文章以怀长路改建工程西四渡河隧道工程爆破开挖为背景,对隧道工程开挖施工爆破地震的震动监测以及控制技术进行了研究。通过监测爆破引起的地表及结构的质点震动速度,研究了爆破地震波的传播规律并进行了频谱分析,最后提出了合理的控制技术。监测与分析结果表明:(1)质点爆破震动的速度大小与爆破单响最大药量以及测点位置到爆源中心距离密切相关;(2)下台阶在分左右两幅爆破掘进时,第一次爆破对岩石的夹制作用大、爆破震动响应较大、震动速度较高。由于第一次爆破给第二次爆破提供了新的临空面,使得爆破震动效应减小、震动速度减小;(3)爆破地震波质点震速主频的高频成分不丰富,震速主频主要分布在低频段;(4)明挖段处套拱上设置的通风窗口引起应力波的反射作用,爆破震动对钢筋混凝土套拱结构影响显著。     

基于爆破振速衰减与控制值的爆破药量计算方法

文章基于爆破振速衰减最慢公式与振速控制值,提出了计算爆破药量的方法,以便将爆破振速控制在控制值范围内。根据萨道夫斯基公式对现场监测的爆破振速进行等效转化与排序,然后按照振速衰减的快慢对监测数据进行分类,并在保证回归效果显著的情况下,对振速衰减最慢0的监测数据进行线性回归,从而获得振速衰减最慢的萨道夫斯基公式,然后根据此公式和振速控制值采用线性回归控制法计算后续施工的爆破药量。通过对新岭隧道扩建工程的监测数据按振速衰减的快慢进行分类分析,并将根据线性回归控制法计算的爆破药量和实际药量进行对比可知:按照爆破振速衰减快慢程度对现场监测数据分类,可将各类数据的萨道夫斯基回归公式的相关系数提高到0.95以上;实际爆破药量小于计算药量时,现场监测爆破振速均不超过控制值,因此按振速衰减最慢的萨道夫斯基公式和控制值并采用线性回归控制法计算的爆破药量可将爆破振速有效地控制在控制值范围内;获得的新岭隧道扩建工程Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩爆破振速衰减最慢公式的参数,可为后续类似工程的爆破药量设计提供参考。     

新建隧道下穿既有隧道减震孔减震效果试验研究

爆破振动作为隧道近接施工的主要危害之一,如何有效减小其带来的不利影响对施工来说尤为重要。因此,为新建隧道正式下穿既有运营隧道爆破施工提供理论及技术支撑,在新建隧道试验段上方进行仿真模拟试验,对拟采取“控制爆破”工法与“预设减震孔+控制爆破”工法进行6组代表性对比试验,对爆破振速和下穿段爆破影响开展分析研究。研究得出：减震孔减震效率与爆心距有关联影响,表现为减震效果随着爆源与试验井的距离的减小而逐渐增大;采用“控制爆破”工法的实测振速和偏差幅度总是要大于采用“预设减震孔+控制爆破”工法;“预设减震孔+控制爆破”工法相对于“控制爆破”所需工时较长;试验井收敛变形累计值和沉降变形累计值均在可控范围之内,通过试验研究为正下穿段施工提供了科学依据和技术支撑。     

硬质地层下近接隧道爆破振动影响分区及动力响应研究

为探究硬质岩地层下立体交叉隧道近接爆破施工对既有隧道的影响程度，依托福厦客专新大帽山1号隧道和既有新刘塘1号隧道，以基于国内爆破振动规范的“频率-振速”双判据作为分区标准，对新建隧道爆破振动影响分区及动力响应展开研究。首先，通过三轴试验和Hoek-Brown准则得到计算参数；其次，对不同工况下新建隧道爆破振动规律开展研究，得到爆破振动影响分区；最后建立三维有限元模型，探究新建隧道在既有隧道正下方爆破时既有隧道的动力响应规律。研究结果表明：（1）通过迎爆侧最大振速衰减曲线，分析得到依托工程的爆破振动影响分区，判断既有隧道处于弱影响区；（2）爆破对上下方向的影响范围大于左右方向，得到硬质岩地层单线铁路隧道的爆破振动影响总分区；（3）爆破对未开挖段上方既有隧道的影响范围大于已开挖段的影响范围，且由于介质反射，导致已开挖段上方既有隧道振速衰减较慢；（4）通过现场监测结果验证了数值模拟的正确性，且既有隧道结构变形及受力均满足影响控制要求。     

爆破地震波作用下深埋圆形隧道围岩质点振动规律研究

开挖爆破产生的地震波会诱发邻近隧道的动力响应,并影响其安全和稳定。文章采用数值模拟方法,分析了爆破地震波中的P波与邻近圆形隧道的相互作用,研究了不同工况下围岩质点振动分布规律。计算结果表明,应力波通过圆洞时,围岩中质点的振动方向将在洞壁附近发生微小的偏转,同时将使洞壁附近围岩的质点振动速度大于或小于振源速度,具有显著的质点振动缩放效应。振动频率、隧道尺寸、围岩性质,以及波长-洞径比对其质点振动速度的缩放效应的影响都较为显著。     

小净距隧道爆破施工对中夹岩影响分析

结合泉厦高速公路扩建工程大坪山隧道振动监测,研究小净距隧道爆破对工作面前后中夹岩的影响规律,得出了爆破地震波质点振动峰值在小净距隧道中夹岩衰减公式及V-p曲线,结果可为类似条件下小净距隧道的爆破控制和现场监测提供参考。     

采用三台阶工法开挖的原位扩建隧道现场监测及分析

为研究三台阶法施工对原位扩建隧道结构及邻近既有隧道扰动的影响规律,文章依托福建厦蓉高速公路后祠隧道原位扩建工程,分别对隧道围岩及支护结构应力、松动圈及应力场和邻近既有隧道爆破振动进行了现场监测。结果表明,断面各部位围岩及支护结构应力随时间推移而缓慢增加,最终趋于平稳,且每级台阶开挖均会对其产生扰动,表现为应力的突增;扩建后隧道围岩松动圈拱顶位于6~9 m深处,左右边墙均位于0~6 m深处,拱顶沉降位移大于两帮收敛位移。左边墙围岩应力大于右边墙围岩应力,洞周3 m深处围岩应力小于6 m深处围岩应力,开挖造成的围岩塑性区为3 m左右;施工中实际爆破振速大多小于设防标准,爆破对既有隧道的支护结构体系未造成重大破坏,最大爆破振速出现在监测断面前10 m左右的位置,与掌子面相比振速增长2.9%~4.5%,且围岩质量越好,峰值振速越大,最大峰值振速断面前方振速衰减速度远远小于后方振速衰减速度。     

频繁爆破下隧道内振动传播的数值研究

为揭示频繁爆破下隧道内振动传播衰减规律,文章以蒙华铁路段家坪隧道为工程背景,利用LS-DY NA建立了三维隧道模型,模拟分析了多次爆破下隧道内近区和中远区的振动传播规律。结果表明,质点垂向峰值振速随距离和爆破次数的增大而减小,少数振速有增大的现象;近区振动衰减较快,中远区振动衰减比近区缓慢;中远区a值比近区至少小12.5%,但整体上二者的a值随爆破作用次数的增加呈缓慢上升趋势;系数K随爆破作用次数的增加而降低,近区K值降低速率普遍大于中远区,且近区K值比中远区至少大29.1%;频繁爆破下,中远区比近区较符合萨道夫斯基经验公式。     

红层软岩无中导洞连拱隧道爆破振动控制技术研究

无中导洞连拱隧道是一种新型的连拱隧道施工工法,而后行洞的爆破开挖将对先行洞衬砌结构产生振动影响。文章以云南楚姚高速陈家冲隧道为工程实例,开展红层软岩无中导洞连拱隧道的爆破振动控制技术研究。首先通过现场对比试验分析了连拱隧道爆破的三个主要影响因素:爆心距、装药量和应力释放。随后针对后行洞的三台阶开挖和两台阶开挖方式分别在先行洞对应区域进行自动化振动监测,并对监测数据进行回归分析,得到红层软岩V级围岩的爆破振动规律,通过反分析得出控制爆破振动的掏槽眼药量、导爆管雷管段数、经济合理的卸能孔个数及孔眼间距等,再结合现场工程状况,制定出符合现场需求的炮眼布置图和爆破方案。现场监测数据表明,修订后的振速临界值及优化的爆破方案符合安全要求,保证了无中导洞连拱隧道后行洞的顺利掘进以及先行洞的二次衬砌混凝土不被震裂。     

隧道爆破引起路基边坡振动信号的规律研究

为研究精细化延时控制爆破引起的边坡振动信号的规律,文章以黑峪隧道改扩建洞口精细化控制爆破施工为工程背景,引入等效药量、等效距离,采用量纲分析法建立新的振速衰减公式;基于4次实测数据,对其进行拟合验证,并与萨道夫斯基公式进行对比;采用小波包分析法,研究其振动能量的分布规律。结果表明:传统的萨道夫斯基公式对本工程的预测误差较大,高达27.39%,且普遍小于实测振速,不利于指导施工,而改进经验公式预测误差最大为18.41%,说明改进公式具有良好的适用性;爆破振动能量主要集中在0～109.375 Hz范围内,但在0～46.875 Hz范围的能量最为集中,大于109.375 Hz的振动能量只有1%左右;随着距离的增加,振动能量向低频部分集中,高频能量逐渐被岩体吸收。     

爆破振动下小净距隧道围岩的力学行为分析

文章运用数值分析计算软件,对小净距隧道中既有隧道受邻近隧道爆破震动影响的动力响应特性进行分析,得出了爆破地震波作用下,隧道周边围岩应力、位移和振动速度的分布规律,为小净距隧道的设计与安全施工提供科学依据。     

某高速公路隧道的爆破振动对邻近民房开裂的影响分析

文章以某高速公路隧道施工爆破振动导致邻近房屋开裂的评估工程为依托,通过爆破期间对邻近典型房屋的爆破振速测试、房屋裂缝的形态分析、性状监测和屋顶墙体温度应力计算等方法,对房屋裂缝成因进行了系统地分析和讨论。研究结果表明:该隧道邻近房屋的裂缝主要由温度变形引起,爆破施工不是邻近房屋产生裂缝的主要原因。     

柞小公路隧道爆破震动波现场监测与分析研究

依托西(安)康高速公路8标和18标段的施工工程,对小间距隧道围岩爆破开挖施工震动波传递规律进行了现场监测与分析研究,给出了两标段不同围岩级别的爆破震动波速衰减方程,通过分析预测给出了不同围岩级别的爆破安全设计距离。经对千枚岩和灰岩的爆破震动波速分析对比,给出了在不同岩性中波速传递的规律性。通过对振动波速的测试结果分析,获得了不同方向的波速传递规律和爆破震动波的最大影响区域范围和对既有隧道围岩与支护稳定性的影响范围,所获结论可供小间距隧道工程设计与施工参考。     

上部松动爆破对已建成邻近隧道影响分析

结合重庆寸滩港区二期工程松动爆破的实际情况,应用数值模拟方法,模拟爆破松动作业对邻近寸滩隧道的影响问题,并进行了研究.结果表明,影响最严重的是已建成隧道的迎爆侧的侧墙、拱脚、拱顶等部位,施工中应对隧道迎爆侧进行重点监控;数值分析方法能很好地反映爆破荷载对隧道影响的变化规律.研究结论可为类似施工及现场监控量测提供参考.