爆破振动下双洞隧道衬砌动力响应分析

以浙江省金华市里岩垄坑2号隧道为工程背景,研究Ⅲ级围岩隧道爆破时衬砌动力响应.本文采用MinimateProTM振动监测仪对开挖洞与邻洞进行了爆破振动测量,并利用Midas GTS NX对双洞隧道进行数值模拟分析.研究结果表明:本洞初衬振动速度和位移的最大值发生在拱顶处,横向上的大小远小于纵向和竖向.对于纵向,拱顶及拱肩处的质点振动峰值速度远大于其他关键位置的,各关键位置的竖向位移和速度变化趋势相同,但仍是拱顶处最大;本洞初衬应力最大值位于拱腰处,先行洞应力最大值在左拱腰处;其速度与位移的最大值位于左拱肩;先行洞二衬与后行洞掌子面的纵向间距应为15～20 m.本文研究结果可为双洞隧道的爆破施工提供指导.     

爆破振动下双洞隧道衬砌动力响应分析

以浙江省金华市里岩垄坑2号隧道为工程背景,研究Ⅲ级围岩隧道爆破时衬砌动力响应.本文采用MinimateProTM振动监测仪对开挖洞与邻洞进行了爆破振动测量,并利用Midas GTS NX对双洞隧道进行数值模拟分析.研究结果表明:本洞初衬振动速度和位移的最大值发生在拱顶处,横向上的大小远小于纵向和竖向.对于纵向,拱顶及拱肩处的质点振动峰值速度远大于其他关键位置的,各关键位置的竖向位移和速度变化趋势相同,但仍是拱顶处最大;本洞初衬应力最大值位于拱腰处,先行洞应力最大值在左拱腰处;其速度与位移的最大值位于左拱肩;先行洞二衬与后行洞掌子面的纵向间距应为15～20 m.本文研究结果可为双洞隧道的爆破施工提供指导.     

引水隧洞断层带爆破对围岩稳定性的影响研究

为确定引水隧洞断层带爆破对围岩的影响,采用Midas GTS软件对断层某一断面在爆破动力荷载作用下的振动响应及围岩的稳定特性进行了数值试验分析。结果表明：爆破荷载作用下,隧道断层带总体位移主要集中在拱腰和拱底;Ⅴ级围岩段拱脚位移相对较大。爆破振动效应仅对隧道爆破位置四周10m范围内影响较大,超过10m后基本没影响。爆破时边坡振速主要以横、纵方向为主;振速峰值集中在0.125～0.3s之间。     

坡形浅埋隧道爆破振动效应及理论模型验证

为研究位于边坡地形和浅埋土岩复合地层条件下的山岭隧道施工爆破振动效应和振动影响范围,验证并获得准确适用的振速理论模型,以国道317线下穿县城密集区的德格隧道为依托,利用现场爆破振动监测和回归分析对4组常用理论模型进行验证,同时,通过三维数值模拟及与理论模型计算、现场实测结果的比较,围绕爆破振速、振动影响范围以及存在的爆破振动效应进行分析. 研究结果表明:4组常见理论模型计算拟合度在0.15～0.86之间,其中,唐海、朱传统和周同龄理论模型公式对应不同爆心水平距离、高程差时各有优势;理论模型计算得到的爆破振动影响范围比数值计算结果更接近现场实测结果;在隧道成洞区28 m范围内爆破施工引起的“空洞效应”明显,地表垂向最大振速由起爆点处的1.98 cm/s增大到了2.23 cm/s;爆心所在横切面内顺坡向一侧距离开挖中线10～20 m范围坡面上“边坡效应”显著,最大垂向振速达1.83 cm/s之后随爆心距增大而线性减小;在逆坡向一侧5～10 m范围内随高程增加将出现“高程放大效应”,因此,上述范围内的地表建筑应作为现场监测重点并做好防震措施.      

考虑施工爆破振动影响的小净距隧道设计参数优化研究

以某小净距隧道为依托工程,在总结分析其工程特性的基础上,利用现场试验研究先后行洞因施工爆破振动而产生的相互影响效应,并利用数值模拟手段研究其设计参数及工法优化技术。研究结果表明:隧道围岩级别越高,爆破振动传播速度随之下降;X方向的振速明显大于Y方向的振速;先行洞中对应于后行洞掌子面的位置为爆破振动严格控制的部位;在Ⅳ、Ⅴ级围岩中,净距为8 m较6 m时的围岩塑性区范围明显减小,中岩柱稳定性增强;采用双侧壁导坑法施工对小净距隧道施工爆破振动的控制效果优于上下台阶法。研究成果为类似工程设计施工提供了借鉴意义。     

连拱隧道中墙的爆破动力学响应分析

在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,双连拱隧道常采用双侧全断面法施工。通过对双连拱隧道施工过程中的爆破振动进行三维数值模拟分析,研究了双连拱隧道后行洞爆破施工对中墙的振动影响。结果表明:双连拱隧道后行洞爆破对中墙有较大影响,需采用相应的保护措施,来减小爆破振动对中墙的扰动。     

近接隧道爆破施工振动影响分区及安全性分析

本文以某新建高铁隧道垂直上穿既有公路隧道为依托, 采用LS-DYNA 程序建立近接隧道爆破施工模型, 研究新建隧道不同爆破面位置下既有隧道振动响应特征及振速分布规律, 同时结合计算结果和安全振速分区标准探明既有隧道爆破振速的敏感部位及影响范围, 并根据现场爆破振速监测结果, 判断既有隧道结构安全状态。研究表明: (1) 新建隧道推进过程中, 共有69m 处于既有公路隧道影响区, 其中强影响区及以上占82. 75%, 施工中需要采取一定的减震措施, 以保证结构的安全性; (2) 既有隧道拱顶、拱肩部位振速较大, 且既有隧道两线距爆破中心面纵向15m 范围内振动响应敏感, 是实际施工中重点监测的范围; (3) 实际监测结果显示, 既有隧道二次衬砌振速最大值为2. 53cm/ s, 基本满足安全振速分区标准的控制要求。     

隧道爆破开挖对既有水工隧道变形的影响

以凤潭隧道为背景,基于有限元软件ABAQUS,从隧道监测点位移、振动速度的角度出发,进行邻近小净距隧道爆破开挖对既有水工隧道变形影响过程的三维数值分析。结果表明:左右导洞爆破相较于单导洞爆破对既有水工隧道衬砌拱顶的影响更大,爆破荷载峰值对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在较大影响;水工隧道正上方起爆所引起的衬砌拱顶位移更大,爆破导洞的位置对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在影响。     

楔形分段掏槽爆破减振效应研究

为研究隧道楔形分段掏槽爆破方法的减振效率,基于岩体微差破岩理论,推导楔形分段掏槽爆破参数的确定方法,并运用LS-DYNA3D程序对楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破时爆破近区应力波传播过程及质点振动速度进行仿真计算分析,结合数值模拟结果和工程实际情况,开展楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破现场对比试验,结果表明:楔形分段掏槽爆破中炮孔底部有效应力峰值和压缩破坏深度分别约为楔形常规掏槽爆破的1.64倍和1.66倍,槽腔更易达到设计深度;模型中岩体顶面和背面平均减振效率分别达到11.53%和22.45%,但侧面平均减振率仅0.21%;楔形分段掏槽爆破方法可将掏槽爆破振动强度降低30%以上,且施工效率略有提高.      

浅埋隧道掘进爆破地表震动效应数值模拟

以渝怀铁路人和场隧道爆破施工为背景，采用动力有限元法对浅埋隧道掘进爆破引起的地表震动效应进行了数值模拟．所建立的数值计算模型以地表和隧道已开挖区周边作为自由边界，其余为固定边界，实测隧道壁质点振动波形作为输入荷载．模拟获得的振动波形与实测波形相近，振动速度随时间和距离的衰减规律也与现场实测基本一致．对比分析模拟波形和实测波形的振动特征参数表明，模拟波形能反映质点的实际振动特征，其振幅、主频和持时的相对误差均值分别为9．14％，12．85％和17．57％．