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。     

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。     

软弱围岩中大跨度小净距隧道爆破振动监测与分析

沈海高速公路泉州-厦门段扩建工程中隧道部份均采用小净距布置型式,隧道爆破将对既有隧道的围岩,尤其是对中夹岩稳定性造成较大的影响。为确定合理的爆破装药量以确保临近隧道围岩在爆破振动时的稳定性,通过现场监测,得到了软弱围岩中隧道爆破围岩的振动速度历时曲线和爆破地震波在小净距隧道中夹岩中的传播规律,并提出了确保工程稳定的合理装药量,研究成果为工程的设计与施工提供了科学依据。     

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。     

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。     

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。     

厦门仙岳山公路隧道爆破振动测试报告

文章论述了小线间距城市公路隧道爆破振动测试过程,分析了隧道纵向振速衰减规律、隧道横断面振速分布规律及隧道掌子面附近振动情况,提出了隧道各类围岩振速允许值和隧道振动安全判据.     

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。     

基于FLAC3D的层面产状对软岩隧道变形的影响研究

为研究层面产状对软岩隧道变形的影响,文章依托某层状软岩地层的高速公路隧道实际工程,通过FLAC3D软件进行建模与计算,分析不同岩层产状下对围岩变形与应力的变化规律,得到如下结论:(1)围岩变形的主方向随层面产状的变化存在不同程度偏转,随层面倾角增大逐渐从以竖向变形为主过渡到以水平变形为主,围岩的变形方向垂直于层面时变形值最大;(2)随着与洞壁距离的增大,围岩的径向应力逐渐增大,切向应力先增大后减小,切向应力较大的区域围岩出现塑性区,且由于洞壁附近围岩的切向应力远大于围岩的径向应力,存在较大的压力差,导致洞壁附近的围岩发生塑性变形,甚至产生剪切破坏。     

公路孔桩爆破振动动力响应规律研究

孔桩爆破开挖施工中,爆破地震波对周边构筑物的影响一直以来是工程上关注的重点问题。文章通过现场测试,同时结合Midas GTS NX有限元分析软件建立数值计算模型,分析了孔桩爆破不同爆源深度、不同岩土厚度及岩性特征对地表岩土体振动特征的影响。结果表明:孔桩爆破过程中,总体规律是孔口位置的振动速度最大,然后迅速衰减,即质点峰值振速与爆源距离成负相关。当爆源深度变化时,爆源深度越小,近区衰减越快。一定范围内(5m),振速同土体厚度成正相关,即土体越厚则振速越大,该范围以外,振速受土体厚度的影响较小;同时,由现场测试及数值计算可知,由于孔桩爆破装药量较小,故随着地震波的传播,距爆源较远质点振动速度衰减较快,且较小,故孔桩爆破施工中应将飞石防护作为重点,若孔桩离建筑物过近的特例,也要重点关注。     

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。     

汶川地震隧道震害影响因素的统计和分析

为了对隧道震害的影响因素进行分析,文章搜集了汶川地震中4座破坏较为严重的隧道震害资料进行统计分析,并通过ANSYS软件建模进行了计算验证。统计分析和数值模拟结果表明,隧道震害的几个主要影响因素包括地震参数(地震波峰值加速度)、围岩级别、隧道埋深、与隧道相交的断层、隧道洞身的特殊结构部位等。其中地震波峰值加速度越大、围岩级别越低或当隧道通过断层时,隧道衬砌破坏程度越严重;隧道埋深越大隧道震害程度越小;隧道洞身特殊结构段处容易发生应力集中,引起震害程度加重。     

朔黄线峪口一号隧道施工技术

本文介绍了朔黄双线铁路上的峪口一号隧道采用新奥法原理进行施工的情况，重点介绍洞口及洞身的开挖、支护措施，以及湿喷工艺，微振动爆破技术的应用，最后指出了软弱围岩大跨隧道施工的现状和存在的问题，提出了软弱围岩隧道安全快速施工的几点建议。     

下穿引水隧洞对铁路隧道地震效应的影响研究

结合云南省盐津县白水江三级电站下穿内昆铁路手扒岩隧道的实际工程,采用LS-DYNA显式动力分析程序对既有铁路隧道地震效应受下穿引水隧洞的影响进行了研究。研究结果表明:在单个方向地震波作用时,震动速度、加速度响应的最大方向与加载方向一致;在3个方向地震波同时作用下,既有隧道最大响应发生在边墙处;新建下穿隧道建成后,相当于减震洞的形成,既有隧道结构上震动速度、加速度及主应力均有不同程度的减小,使既有隧道交叉段的地震响应得到改善。     

新建隧道爆破施工振动影响研究

文章以新建库鲁塔格隧道爆破施工为例,通过进行爆破振动测试,分析爆破施工过程中既有隧道的爆破振动速度与微应变之间的相互关系,研究新建隧道爆破施工对临近既有隧道的影响。     

浅埋隧道掏槽爆破地表质点震速规律研究

文章以青岛地铁一期工程(3号线)土建03标太延区间下穿济军一疗口腔医院为工程背景,研究了浅埋隧道爆破地表质点震动速度规律。在平行隧道轴向正上方,监测掏槽爆破时垂直方向、水平径向和水平切向3个方向产生的震动速度第1段的最大值;在垂直隧道轴向上,监测掏槽爆破时垂直方向产生的震动速度第1段的最大值。结合地下爆破施工对地面震动影响的监测数据,研究发现,掏槽爆破震动峰值出现在距工作面前方1~3 m的范围内,在基准点附近存在一个火山口状的震动峰谷;合成震动速度在数值上比单一方向的震速存在放大现象,但合成的震动曲线规律与单一方向震动规律相似。     

隧道楔形分段掏槽爆破减震机理及试验研究

为合理解决邻近既有建(构)筑物隧道爆破开挖中降低爆破振动强度与确保施工效率之间的矛盾,基于隧道开挖时常用的楔形掏槽方式,文章优化提出了适用于中软岩隧道开挖的减震爆破技术——楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术。此技术借助掏槽炮孔内实行间隔分段装药结构及毫秒延迟起爆技术,确保掏槽腔体由外及内分次分层形成,以达到有效减震和获取良好爆破进尺的目的。文章在详细分析楔形分段掏槽爆破中岩体破碎和减震机理的基础上,基于微差爆破和应力波传播理论提出了影响楔形分段掏槽爆破减震和掏槽效果的掏槽深度比、段间装药分配比、炮孔倾角和段间延迟时间等关键技术参数的确定方法,并应用于指导开展现场隧道爆破试验的参数设计。现场爆破试验结果表明:楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术是一种既能有效降低爆破振动强度又能确保隧道施工速率的技术措施;与常规楔形掏槽爆破技术相比,此技术可将掏槽爆破产生的振动强度降低30%以上,并可获得良好的爆破进尺与效果。     

福建梅花山隧道岩爆机理的数值模拟分析研究

受隧道分步施工开挖顺序的影响,隧道围岩内将会产生应力应变的非线性变化,在高地应力区域这种力学效应将更加明显,并会引起岩爆、片帮等严重地质灾害。文章结合福建梅花山铁路隧道工程实例,利用3D-Sigma软件建立三维隧道开挖数值模型,以实测应力数据为边界条件并利用Hoek-Brown强度准则估算确定岩体的输入参数,分析了开挖过程中开挖步骤的相互影响,以及隧道的三维时空应力场的变化规律。结果表明,隧道在高地应力作用下,拱顶形成压应力集中,拱肩位置形成了剪应力集中,这些应力集中导致洞壁围岩发生脆性破坏,并且后续的开挖作业会影响先前开挖成型的洞段,导致应力集中作用更为明显,加重围岩的破坏;工程实践中实际发生岩爆的位置与数值模拟结果中显示的最大压应力和最大剪应力集中位置对应良好,证明数值模拟结果能很好地揭示该隧道岩爆发生的孕育机理和规律性。     

宋家湾连拱隧道控制爆破技术研究

十白高速公路宋家湾连拱隧道地质条件复杂,裂隙发育,在爆破过程中存在超欠挖严重、隧道轮廓线不规整、中隔墙出现较多裂缝等问题。针对隧道不同围岩级别采取控制爆破技术,对连拱隧道开挖方式、各洞爆破参数、装药结构和起爆网路进行了优化设计,达到了减小爆破震动和改善爆破效果的目的。