浅埋隧道开挖爆破监测及振动效应

以某隧道进口工区浅埋区段隧道开挖爆破工程为依托,采用现场监测技术,开展浅埋隧道开挖爆破振动效应的研究。通过对现场监测数据进行回归分析,计算出适用于本工程质点振动速度的萨道夫斯基公式,为爆破振动的控制提供依据;对监测数据作傅立叶变换,确定浅埋区段开挖爆破振动的主频域范围。结果表明:岩层具有高频滤波特性,爆破地震波的主频域随爆心距的增大逐渐由高频转向低频,具有明显的衰变特性。     

浅埋小净距大断面扩挖隧道爆破方案设计与爆破振动监测

以重庆机场路渝州隧道扩挖工程为研究对象,通过在隧道施工爆破过程中对邻近隧道、地表房屋等建筑物进行振动监测,应用萨道夫斯基经验公式对现场监测数据进行回归分析,确定爆破应力波在泥岩、砂岩中的传播衰减规律,进而控制不同目标、不同间距情况下每次最大起爆药量,以指导后续施工,保证邻近隧道、房屋等建筑物振动速度控制在安全范围内。     

爆破振动特征参量的SVM及神经网络预测应用研究

通过RBF、BP神经网络及SVM算法3种预测方法,对爆破震动特征参量进行预测,并与传统萨道夫斯基公式进行对比分析研究。结果表明,3种方法预测精度均优于传统萨道夫斯基公式。当样本数有限时,BP、RBF神经网络在爆破振动峰值振动速度及主频率的预测中效果欠佳,SVM算法的预测精度优于RBF、BP神经网络,在实际工程应用中SVM算法对爆破振动特征参量的预测具有极强的适应性。     

黄岛LPG地下储库爆破震动监测与分析

为了研究爆破掘进对地下储库工程稳定性的影响,分析工程爆破震动的衰减规律,采用理论分析及现场监测的方法对爆破施工地表振动特性及变化规律进行研究。结果表明:1)萨道夫斯基公式对掌子面掘进前方地表振速监测数据进行拟合,相关性较好,而掘进后方相关性较差;2)爆破时存在角度效应,即针对掌子面掘进后方地表振速监测数据进行拟合时,若爆源距与掌子面在水平面投影夹角在0~33°时,监测数据相关性较强,大于33°时监测数据相关性较差;3)掌子面掘进后方相对于掘进前方对地表振速具有放大效应,且在掌子面后方,爆源距在水平面投影越是接近于垂直掌子面,这种放大效应就越明显。     

爆破地震波作用下浅埋隧道地表振动的空洞效应研究

以成贵高铁豆子湾隧道为工程背景,对浅埋隧道爆破开挖时地表振动速度进行了监测。实测数据表明,以掌子面为对称面,隧道已开挖成洞区拱顶上方地表的振动速度是对称位置未开挖区的1.1~1.7倍,即存在空洞效应。由于空洞效应的影响,导致隧道开挖成洞区上方地表的爆破地震波衰减规律不满足萨道夫斯基公式。运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行数值模拟计算,得到在隧道中心线方向,随距掌子面距离的增大,空洞效应的影响有一个先增大后减小的过程,并且当距掌子面为1.5~2.0倍的隧道洞径时,空洞效应的影响不再明显。     

槐树坪隧道爆破振动监测与控制技术

槐树坪隧道为浅埋大跨双连拱隧道,隧道上方及周围建筑物较多,为确保隧道开挖爆破不对周围建筑产生不良影响,现场采用UBOX-20016振动信号自记仪对隧道爆破振动进行监测,根据监测结果,对爆破设计进行了优化,采取多打眼,少装药,微差起爆,楔形掏槽等技术控制爆破振动,并根据萨道夫斯基经验公式对隧道通过建筑物下方的最大装药量进行了计算。     

近建筑物下穿隧道爆破振动控制技术研究

本文以青岛胶州湾隧道工程陆域近建筑物段爆破施工为背景,通过对钻爆引起的基岩振动传播规律以及裂隙扩展等研究,从段药量选取、开挖方案选取、起爆方式、起爆网格布置等方面提出了控制爆破振动的技术方案。首先,通过监测得到了平整场地的振动衰减规律,通过萨道夫斯基公式求得设计药量;接着,考虑高程放大效应,对坡形地貌下的萨氏公式进行了修正,得到通用的振动速度预测公式。然后对采用不同起爆方式的波形图进行分析,确定了分段延时起爆方法的优势;最后,对于不同方向裂隙分布情况下的起爆网格的布置进行了详细说明。论文从多个方面揭示了爆破施工过程中控制裂隙扩展以及控制不同地形地貌下地表振动的原理和方法,为类似工程提供了指导依据。     

高程效应下软岩交叉隧道爆破衰减系数影响研究

采用传统的萨道夫斯基公式计算爆源在既有隧道上方或者下方时产生的误差都较大，所以需要考虑高程差的影响。由于衰减系数K，α只受孔径，孔深，装药结构以及岩体地形地质条件的影响，并不受爆源和既有隧道相对位置影响，可以通过工程现场监测数据在考虑高程差的情况下，拟合爆源在既有隧道上方时衰减系数的值。通过拟合的衰减系数来验证爆源在既有隧道下方时衰减系数的准确性。     

隧道掘进爆破地表振速的预测研究

为了能够预测隧道爆破工程对地表产生的振动速度,采用理论分析与现场试验相结合的方法。首先根据应力波基础理论,分析P、S波斜入射地表面情形下波与作用面的交互关系,并求得地表面的振动响应公式;然后基于围岩的物理力学测试指标以及2次循环爆破监测试验数据,对比分析隧道掘进爆破工程地表面2座民房测点处实测与预测的振动速度。研究结果表明:地表测点处质点振速峰值主要出现在法向方向,最大值为1. 82368cm/s,小于安全规程的阈值;预测振速与实测振速误差较小,可以为类似工程振速预测提供参考。     

爆破荷载作用下隧道初次衬砌结构的动力响应

为了研究隧道初次衬砌结构在爆破荷载作用下的动力响应,采用现场试验和数值模拟相结合的方法,应用TC-4850测振仪获得3个测点8次监测试验的质点振动速度峰值数据,依据最小二乘法拟合得出质点振动速度峰值传播规律的萨道夫斯基公式;采用LS-DYNA数值模拟软件,定义材料参数及其状态方程,在依据质点振动速度峰值传播规律可靠性分析验证数值模型合理性的基础上,建立隧道初次衬砌结构仿真模型,考虑初次衬砌强度的变化,分析隧道结构关键位置(拱脚、拱腰、拱肩、拱顶)处应力及位移的变化规律。研究结果表明:隧道初次衬砌结构X方向拱脚和拱顶处应力峰值明显大于其余关键位置,Y方向应力峰值出现在拱脚位置,为118 100 Pa,Z方向应力峰值同样出现在拱脚处,为239 100 Pa,且Z方向应力峰值明显大于X和Y方向;隧道初次衬砌结构位移峰值出现在拱腰位置,为0.361 cm,且Z方向位移峰值出现时间明显早于X和Y方向;在C30的基础上,增加C25和C35初次衬砌强度等级,随着初次衬砌强度的递增,应力呈正相关关系,位移呈负相关关系。     

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。     

基于爆破振速衰减规律的爆破振动控制技术

为控制隧道爆破振动危害,预测爆破振动强度,选择爆破振速作为重要指标,以大前石岭隧道爆破开挖为例,利用Ansys/LS-DYNA软件建立隧道模型,分析自由面面积对爆破振动速度衰减规律的影响,考虑自由面面积影响改进爆破振动速度衰减公式。通过监测隧道不同爆破开挖自由面面积以及距离下的爆破振速,统计分析得到爆破振速衰减公式的经验系数,并运用该式预测爆破峰值振速和建立安全距离计算公式,提出了针对隧道爆破振动控制措施。结果表明：自由面面积越小造成质点峰值振速越大,振动越强烈;该隧道爆破振动安全距离为191.76 m;提出的爆破振速预测改进公式,正算可预测爆破振速,反算可确定爆破振动安全允许距离。研究结果表明：改进预测公式具有一定的实际意义,可为隧道爆破施工振动控制提供参考。     

路基强夯振动衰减规律及对临近构筑物影响分析

强夯法作为常见的地基处理方式,在公路特殊路基处理中发挥着重要的作用。依托西北地区某高速公路工程实例,对湿陷性黄土路基强夯加固振动的衰减规律及其对临近构筑物的影响进行分析。实测数据显示,强夯引起的地面振动以竖向振动为主,振动速度随着振源距离的增加而减小。通过修正的萨道夫斯基公式引入,建立了3 000 kN·m能级夯击下振动速度指数衰减公式。参考当前规范中关于工程振动对建(构)筑物影响的评价方法,结合实测振动速度数据及振动频率数据,确定了构筑物的最小安全距离。该分析方法及评价过程可为类似条件下路基设计与施工提供借鉴。     

地表爆破振动对已建隧道影响分析

为了研究地表爆破对下方已通车大跨度隧道的影响,结合福州大学阳光学院新区建设爆破实例,采用三维动力有限元数值模拟方法,通过调整地表爆破荷载,分析下方高速公路马尾隧道二次衬砌的在3种不同工况下的爆破振速及应力分布规律。经过计算分析,针对不同区段提出了衬砌受力最不利的位置以及建议的施工爆破振动的控制值,对实际爆破施工及隧道监控有指导意义,也可作为类似工程的借鉴。     

隧道掘进爆破对某巨型干溶洞洞壁危岩体的扰动作用研究

为了分析隧道爆破振动引起的溶洞落石风险,以湖北新建高铁黔张常线路高山隧道揭露的巨型干溶洞为研究对象,首先对溶洞进行无人机探测与三维激光扫描测绘,并以三维激光扫描仪监测分析溶洞稳定性,随后以引发溶洞落石频发的掘进爆破扰动效应为重点研究内容,建立溶洞危岩体爆破振动监测系统,获得溶洞表面质点爆破振动速度。结合萨道夫斯基标准公式,给出溶洞表面岩体的爆破振动速度计算公式,分析爆破扰动作用下溶洞落石规律及危岩体裂缝发展规律。主要结论如下： 1)巨型溶洞表面岩体允许的爆破振动速度为1 cm/s,隧道掘进爆破引发的质点振动速度超过该值时溶洞就会出现落石,超过1.5 cm/s时溶洞就会出现多范围大体积落石; 2）为保证溶洞作业期间的人员和设备安全,预防落石风险,采用钢管柱+H型钢梁组成的满堂支架安全防护体系支护溶洞,具有良好的支护效果。     

大跨度小净距隧道中夹岩爆破振动控制与损伤判别

明确爆破动载作用下大跨度小净距隧道中夹岩柱的振动响应及累积损伤演化规律，有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。依托厦门海沧疏港通道工程项目，现场采用爆破测振与声波测试对中夹岩体的爆破振动速度及围岩声波速度进行监测与分析,并对原有的爆破方案进行优化，对循环爆破作用下中夹岩振动传播与损伤演化规律进行探究。研究结果表明： 1）掏槽眼的装药量和自由面数量是影响中夹岩爆破振动速度的主要因素，通过优化爆破方案设置减振孔,使中夹岩振速降低了67.4%，最终控制中夹岩的最大质点峰值振动速度为12.67 cm/s，符合规范要求; 并根据萨道夫斯基公式，回归得到中夹岩的振动响应规律。2）在多频次爆破作用下，侧面岩体声波速度整体高于中夹岩体，受应力波及裂隙的共同影响，围岩声波速度由中夹岩内部至隧道轮廓线呈波动式下降趋势，随着掌子面的不断远离，中夹岩累积损伤范围最终稳定在距围岩表面1.5 m范围内； 通过现场监测与优化实现中夹岩爆破振动控制与累积损伤范围判定，保障了大跨度分岔隧道的高效安全掘进。     

乌鲁木齐泥沙地层盾构隧道地表横向沉降参数反演分析

针对乌鲁木齐地铁1号线新疆大学—二道桥区间盾构隧道沿线近距离侧穿匝道桥扩大基础时的沉降问题,基于实际地层条件和地表沉降监测数据,结合最小二乘法和Peck理论公式拟合出某典型断面的实测地表沉降槽曲线,得到相应的地表最大沉降值Smax以及沉降槽宽度i等拟合结果,进而反演分析地表沉降槽宽度系数K和地层损失率η并给出建议值。结果表明:土压平衡盾构机穿越某泥沙地层断面时,运用Peck公式可以拟合沉降趋于稳定时的地表横向沉降槽曲线,地表沉降槽宽度系数     

公路隧道爆破振动波的传播规律研究

在隧道钻爆法施工时,爆破产生的振动波会给周围建筑结构带来一定损害,并引发一系列施工安全问题。结合阳曲1号隧道,研究施工爆破过程中振动波的传播规律,并与实测数据分析拟合,提出了爆破振动下地表振动速度和振动频率的衰减规律;认为隧道横向的振动衰减速度比隧道纵向的振动衰减速度略小;高层建筑振动速度随高程增加逐渐衰减,不存在振动高程放大现象。     

地铁隧道施工地表沉降槽宽度系数取值研究

Peck公式广泛用于地铁隧道施工地表沉降计算,沉降槽宽度系数(i)是该公式的主要参数之一。目前各类沉降槽宽度系数(i)计算式多为现场实测数据或室内试验数据拟合求出,不能理论地反映出沉降槽宽度系数(i)与隧道埋深、地层土的性质、隧道半径的关系。从地表沉降曲线变形规律出发,假定地层在沉降曲线拐点处稳定状态发生变化,提出土体破坏剪切面通过沉降曲线的拐点的观点,基于太沙基极限平衡原理,求出了地表沉降槽宽度系数(i)计算式。两组工程实例的实测数据与计算沉降曲线的对比表明实测数据与预测结果吻合良好,误差较小,验证了提出的沉降槽宽度系数(i)计算式的准确性和适用性。     

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。