陕京三线永定河隧道爆破振动检测与控制研究

以陕京三线永定河隧道爆破工程为依托,开展隧道爆破施工对邻近房屋振动安全的分析与控制研究。通过现场爆破振动远程实时监测试验与理论分析,获得了适用于该隧道区域的爆破振动速度传播与衰减规律,讨论了隧道附近的爆破振动特性及对周边建筑结构的安全影响,提出了对偏远山区更应关注爆破振动对人及环境的惊扰。     

隧道振动响应研究进展

阐述铁路隧道振动产生原因和传播特点.从理论分析模型、隧道结构振动响应、隧道地基土振动响应、环境振动响应及减振措施等方面,综述铁路隧道振动问题研究的进展.认为目前研究中存在的主要问题是:计算模型不完善;缺乏对隧道结构长期动力特性的研究、对高速铁路隧道动力响应的试验研究;减振措施缺乏针对性.指出今后的研究工作重点应是:将材料损伤本构关系引入到隧道振动响应数值模型中,建立以轨道、隧道和围岩为一体的、考虑结构损伤在内的完整数值模型,并在此基础上分析研究隧道结构长期动力特性;针对高速铁路隧道开展现场测试、动力模型试验;采用数据分析与模拟试验相结合的方法,研究各工况的环境振动响应,提出针对不同地层和结构埋深的最优减振措施.     

地铁交通引起地面振动的实测与分析

根据现场实测数据,对某地铁1号线沿线典型区段地铁引起的地面振动实况和振动特性及其传播规律等进行了分析研究。结果表明:地铁诱发地面振动的振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,存在一个振动放大区;地面振动存在一个主要的响应频带,在此范围内的建筑物若其自振周期处于这一频带,则会受到地铁交通的显著影响。此外,还对地面振动实测资料进行评价分析,为评估地铁运营诱发的环境振动与城市规划设计提供参考。     

地铁隧道下穿既有老旧建筑物的爆破振动传播规律

[目的]国内外对于地铁隧道下穿既有老旧建筑物爆破施工的研究较少。此类工程采用爆破开挖时,可能会影响临近建筑物的安全,需要掌握爆破振动的传播规律,并分析爆破振动对周围建筑物的影响。[方法]以重庆市轨道交通10号线二期工程的南坪站—南滨路站区间隧道爆破施工为案例,在隧道爆破开挖过程中对爆破振动进行了监测。通过爆破振动仪得到了爆破振动监测数据,并使用萨道夫斯基公式对实际的爆破振动监测数据进行回归分析,得到了爆破振动的传播衰减规律,讨论了振动速度、最大段装药量、爆心距等各因素对爆破振动的影响。[结果及结论]3个测振方向的爆破振动速度同爆心距、装药量的回归拟合结果中,计算数据与监测数据的相关性系数均大于0.800。爆心距从0增至40 m时,最大段装药量的增幅较小。爆心距为40～80 m时,最大段装药量的增幅明显增大。垂直于隧道底板方向随爆心距增加的变化幅度最大,应重点关注该方向爆破振动安全控制速度为1.0 cm/s时的最大段装药量取值。     

无线CBTC数据通信系统的射频信号传播研究

结合上海市城市轨道交通8号线的信号工程,研究并提出隧道中无线CBTC数据通信系统的无线射频信号理论传播模型;从理论模型和实地无线勘测的角度,对无线信号在隧道中的传播特性进行研究及分析.     

地铁列车运行振动对环境影响因素的参数分析

采用4因素3水平正交设计的试验方法,基于解析的车轨耦合模型的动力学方法计算列车荷载,并建立三维动力有限元数值模型,讨论了不同影响因素(轨面埋深、扣件型式、行车速度、隧道型式)对地表振动影响的显著性程度,并分析地表响应特性及振动传播规律。结果表明:垂向振动是主要动力响应,且存在着传播较远的长周期含量,是低频振动的重要贡献;正交试验参数影响的显著性程度上,轨面埋深和扣件型式最显著,其次为行车速度和隧道型式,因此应在埋深因素影响阈值范围内尽量选择深埋,并选择合理的扣件以减少振动;地表振动随距离的增加逐渐衰减,30 Hz以上的频率分量振动衰减梯度较高,反映出土层的阻尼和滤波作用,衰减曲线并非单调递减,有一定起伏。     

超小净距隧道单双层预裂爆破振动研究

受空间资源的影响,隧道净距逐渐减小,如何保证超小净距隧道爆破施工安全,降低爆破振动对中间岩柱的影响是隧道工作者的重点研究对象。针对前陡泉隧道0.61 m超小净距爆破施工状况,分别应用单层、双层预裂爆破方案,对比分析振动实测数据,得出双层预裂爆破技术相比单层预裂降振率达53.75%,通过回归分析得出双层预裂爆破对振动传播规律的影响,达到了预期的爆破效果。     

超小净距隧道单双层预裂爆破振动研究北大核心

受空间资源的影响,隧道净距逐渐减小,如何保证超小净距隧道爆破施工安全,降低爆破振动对中间岩柱的影响是隧道工作者的重点研究对象。针对前陡泉隧道0.61 m超小净距爆破施工状况,分别应用单层、双层预裂爆破方案,对比分析振动实测数据,得出双层预裂爆破技术相比单层预裂降振率达53.75%,通过回归分析得出双层预裂爆破对振动传播规律的影响,达到了预期的爆破效果。     

新建隧道下穿高速公路动力响应及变形控制研究

为揭示上部重型汽车振动荷载对立体交叉工程结构稳定性的影响,依托祁家庄隧道近接下穿既有G6高速公路工程,结合重型汽车运动微分方程建立的基于现场振动实测激励输入模型,运用连续介质快速拉格朗日差分分析法,研究重型汽车振动荷载作用下公路路基体、围岩夹层和下部隧道结构的动力响应特性和变形规律。结果表明,在重型汽车进入和驶离目标断面时,路基监测点动位移曲线呈现周期性变化且存在汽车荷载叠加效应,最大动位移达2.93 mm;隧道开挖促进应力-应变滞回圈的形成,加剧振动波能量的损失,动应力累计衰减0.248 kPa;重型汽车荷载引起的振动效应是造成下部隧道拱顶沉降的主要原因,其最大变形达0.226 mm;采用循环进尺为2 m的上下台阶法,可保证交叉段上部公路及下部隧道的安全和稳定。     

间隔土层厚度对新建隧道垂直下穿既有地铁线影响的研究

以北京地铁10号线国贸一双井区间下穿地铁1号线为工程背景,采用FIAC2D计算程序对新建隧道开挖前,既有线列车振动在围岩中的传播规律进行分析.采用FLAC3D从新建隧道拱项沉降、既有隧道底板沉降以及既有隧道衬砌应力变化三个方面,对新建隧道垂直下穿既有地铁线过程中间隔土层厚度的影响作出分析.并结合以上两方面结果得出下穿既有隧道施工间隔土层的合理厚度.     

双洞隧道空间状态下爆破振动影响及控制研究

双洞隧道空间会对爆破振动的衰减规律造成影响,本文结合黔张常铁路桑植隧道探讨爆破振动在双洞隧道空间状态下的影响规律和控制措施。通过在主洞和平行导洞不同区域布置测点测试围岩振动,分析双洞隧道空间状态下主洞爆破对周边围岩的振动影响强度分布规律和振动衰减规律,探讨了萨道夫斯基经验公式的局限性。结果表明:主洞爆破时,平行导洞靠近主洞侧围岩振动影响最大,而平行导洞远离主洞侧围岩因为平行导洞开挖空间的存在受影响最小;双洞隧道空间状态下,萨道夫斯基经验公式对多工况测试数据的一次分析适用性较差。为提高分析精度,须将不同工况测试数据进行单独拟合分析,有效避免萨道夫斯基经验公式拟合误差较大、数据相关性不高的问题。最后基于分析结果提出了针对性的振动控制措施,有效指导了施工。     

近距离垂直交叠盾构隧道的列车振动响应特性及损伤规律

基于拟合的列车振动荷载,采用数值模拟方法研究当列车在上部隧道行驶时近距离垂直交叠盾构隧道的动力响应特性,以及在不同隧道净距时上部隧道的损伤分布规律。结果表明:在列车振动荷载作用下,列车距离分析断面越近,分析断面上隧道衬砌的振动加速度和振动最大主应力增量均越大;拱底的振动加速度最大,拱腰次之,拱顶最小;在交叠中心断面处,上部隧道的最大主应力增量远大于下部隧道;压致损伤和拉致损伤主要集中在上部隧道底部附近130°的范围内,且在交叠中心处达到最大。随着两个隧道净距的减小,上部隧道的压致和拉致损伤均增大;当两个隧道净距为6m时,仅交叠中心处上部隧道拱顶出现较小的压致和拉致损伤,当两个隧道净距为4和2m时,交叠中心处上部隧道的压致和拉致损伤增量较大,远离交叠处上部隧道仅出现较小的压致和拉致损伤,说明两个隧道近距离垂直交叠时,下部隧道对上部隧道的振动加速度、最大主应力增量和压致及拉致损伤具有放大效应。     

时速130 km城际铁路振源特性试验研究

为了研究某城际铁路振源特性,对列车通过引起的钢轨、道床板和隧道壁振动进行现场测试,从时域、频域以及利用Morlet小波变换后得到的时频图3个方面分别对测试数据进行分析。结果表明:钢轨的能量主要集中在400~1 000 Hz频段内,其振动以高频振动为主;道床板的能量主要集中在700~900 Hz频段内;隧道壁的能量则是主要集中在40~60 Hz频段内,其振动以低频振动为主。由钢轨传递到道床板总振级平均值衰减了44 d B,衰减幅度约为28%;由道床板传递到隧道壁总振级平均值衰减31 d B,衰减幅度约为27%。     

基于AHP-GRA新建隧道爆破对邻近铁路隧道振动影响研究

以金台铁路新建林家岙隧道为工程背景,为了科学、合理地控制新建隧道爆破施工对邻近运营铁路隧道的振动影响,采用AHP-GRA法对邻近运营隧道振动影响因素进行分析。将新建隧道爆破循环进尺的爆心距、总装药量、最大段药量和爆破循环进尺作为研究的相关因素变量,选取运营隧道迎爆侧测点振动速度、振动持续时间和振动主频作为系统的评价指标,结合现场实测数据,进行关联度计算并排序,得到邻近运营隧道综合振动影响因素的主次顺序,以及各评价指标与相关因素变量之间的关联度大小排序,其中最大段装药量和总药量对运营隧道总体振动影响最大;影响运营隧道振动主频的主要因素是最大段装药量和爆心距。AHP-GRA法的分析结果可为确定运营隧道振动影响因素的主次顺序提供科学的理论依据。     

地铁隧道列车运行诱发环境二次振动初探

建立了车-线-隧道耦合动力学模型,输入实际的列车、轨道、隧道承力结构参数,获得地铁列车运行时的隧道承力结构动态激励。在此基础上,综合运用有限单元法和无限边界元法,建立了隧道-土体-建筑动力耦合模型,分析隧道周围土体及沿线建筑物的受振特性,探析地铁列车振动对环境的影响规律。结果表明:地铁列车运行引起周围环境的二次振动为低频振动,且主要为竖向振动和横向振动;列车通过时,地面竖向振动最大值出现在距离隧道中心线10 m处,竖向振动加速度除了在距离隧道中心线45 m点出现反弹外,其他各点的振动加速度幅值基本上都是随着距离的增加而逐渐减小;随着传播距离的增加,较高频率的振动成分幅值衰减较快。     

不同掏槽孔角度下节理岩体隧道爆破效果研究

为探明节理岩体隧道中掏槽孔角度对掏槽爆破效果的影响,以节理裂隙发育严重的下寮隧道为工程依托,理论分析掏槽孔角度对掏槽爆破效果的影响,并列举选用掏槽孔角度常见的两种方法,最后结合数值模拟软件对掏槽孔角度分别为60°与70°的两种隧道模型进行数值仿真计算,量化分析两种模型的损伤面积与峰值有效应力,并基于结果选用合适的掏槽孔角度。结果表明：节理裂隙的存在会改变应力波的传播方向和能量分布,影响爆破效果;在Ⅴ级围岩中,70°的掏槽孔平均峰值有效应力是60°的1.36倍,爆破损伤范围比60°大且分布连续,选用70°的掏槽孔有利于提高隧道掘进效率。     

基于TQWT能量选择算法隧道爆破信号特征提取分析

以悬泉寺隧道掘进工程为背景,对隧道爆破振动进行监测。利用可调品质因子小波变换(Tunable Q-factor Wavelet Transform)优良的能量优化选择能力,实现信号高、低品质因子成分及所含高频强噪声的分离。通过对高、低品质因子优化分解子带能量人工判别,选取优势能量子带进行信号重组,得到最能体现信号特征的最佳分析信号。对最佳信号的分析结果表明:隧道爆破不同批次雷管混用导致MS3～MS5段间延时时差超过了设计值,爆破信号归一化短时傅里叶(Normalized Short Time Fourier Transform,NSTFT)时频分布说明隧道爆破主频与各段别起爆波形中心频率均值较为接近,体现了各段雷管起爆能量对信号能量分布的贡献。隧道爆破信号精细化分析在隧道爆破振动特征提取、雷管微差间隔识别和信号主频的判别等方面具有很好的工程应用价值。     

地铁环境振动预测中链式结构振级落差灵敏度分析

针对地铁环境振动预测中使用的链式结构力学简化模型,利用灵敏度分析对链式结构中各参数变化对各振级落差影响规律进行系统研究;推导给出振级落差一阶灵敏度解析表达式和一种逆矩阵偏导数求解方法;并提出利用自由衰减时域段实测数据逆求链式结构中各力学参数方法。研究结果表明:通过灵敏度分析可以确定链式结构中任一力学参数改变对其任一层振级落差影响程度,找出对系统动态响应影响较大的环节。该方法有助于提高环境振动预测精度。     

列车振动荷载作用下近距离空间交叠盾构隧道的动力响应特性及损伤规律分析

采用拟合的列车振动荷载,研究在上部列车振动荷载作用以及不同围岩等级、不同隧道间距条件下空间交叠盾构隧道的动力响应特性和损伤分布规律。结果表明:上部隧道衬砌振动加速度在拱底最大,拱腰相对较小,拱顶最小,下部隧道衬砌振动加速度在拱顶最大,拱腰相对较小,拱底最小;上部隧道的压致与拉致损伤均在拱底最大,拱腰次之,其余各处相对较小,且上部隧道底部约130°范围为损伤主要区域;随着围岩等级的提高,上部隧道衬砌的最大主应力逐步增大,最大主应力峰值由拱腰逐渐向拱底转移;随着隧道间距的增大,上部隧道衬砌的最大主应力逐步减小。     

列车荷载作用下高铁隧道下有小净距地铁隧道穿越时的结构动力响应特性模拟分析

基于某地铁线路以极小净距下穿京张高铁盾构隧道工程,采用人工激振函数模拟列车振动荷载,分析不同工况下的隧道动力响应特性,探讨了高铁隧道结构的振动加速度、振动速度及竖向位移规律。模拟研究结果表明:隧道监测点振动幅值变化不仅与振动强度有关,还与激振源荷载作用位置有关,高铁隧道中心截面前后±15 m范围内的位移响应最大;隧道交叉位置呈现显著的振动放大现象,造成列车动荷载影响下衬砌结构薄弱区;振动响应总体趋势为自仰拱向拱顶逐渐衰减,即仰拱为隧道振动响应的最不利位置;考虑不同工况,高铁隧道结构的最大振动加速度、振动速度和竖向位移分别为110.204 mm/s~2、3.006 mm/s、0.043 4 mm,低于结构安全振动控制标准的限值,满足安全要求。