浅埋隧道掘进爆破及其振动效应数值模拟研究

文章以玉渡山隧道为工程背景,采用完全重启动分析法对浅埋隧道掘进爆破破岩过程进行数值模拟,同时结合现场监测结果,对浅埋隧道掘进爆破及其振动效应进行研究,并对研究结果进行分析得出,浅埋隧道钻爆施工,应重点控制爆破振动对开挖区隧道上部围岩、初衬结构的影响,需要特别注意的问题是当浅埋隧道穿越地表上方存在重要建筑物时,已成形隧道形成的爆破振动放大效应对建筑物产生的影响不能忽视。     

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。     

分岔隧道浅埋连拱段的爆破振动效应分析

分岔隧道洞口连拱段具有浅埋、受力结构复杂等特征。爆破开挖诱发的振动效应对围岩及受力结构产生破坏,直接影响隧道施工期和运营期的安全。为此,以六月田公路隧道工程浅埋分岔段为研究背景,采用现场振动监测和数值模拟手段,分析了后行隧道爆破地震波作用下覆盖层围岩、支护及受力结构的力学机制和破坏特征,得到了连拱段隧道中隔墙径向、切向和垂直向振动速度的衰减规律。在此基础上,建立了未开挖洞段长度与放大倍数的近似函数关系,通过曲线拟合方程得到了径向、垂直向和切向振动速度拟合公式,并揭示了爆破地震波的传播衰减规律。利用成洞区和未开挖区的相互关系,推导了成洞区振动速度的传播衰减公式。研究结果表明:先行隧道侧中隔墙的径向和切向振动速度较大,成洞区的爆破振动速度具有放大效应;后行隧道爆破产生的振动对中隔墙成洞段12 m至未开挖段8 m范围内的影响较大;采用曲线拟合方程得到了覆盖层厚度与振动速度的函数关系,基于Von Mises屈服准则确定了洞顶围岩的损伤范围;根据最大拉应力和最大振动速度之间的关系,得到了喷射混凝土纵轴线方向的拉裂破坏长度,确定了后行隧道喷射混凝土的爆破振动安全控制标准。该研究结论可为类似隧道工程的爆破开挖设计、施工提供参考借鉴。     

基于萨道夫斯基公式分段拟合的烧锅隧道爆破振动预测研究

针对承德烧锅隧道掘进过程中地表实测爆破振动与爆破安全规程中建议的萨道夫斯基公式预测的峰值速度有较大偏差的问题进行研究。通过监测数据拟合隧道底板的振动波传播衰减规律,考虑微差爆破中冲击能转化为弹性振动能时发生折减,采用应力过渡系数k表征单段爆破的爆破应力对隧道弹性区围岩体的作用程度;通过BP神经网络反演出满足现场监测数据的应力过渡系数;建立FLAC3D模型,以应力过渡系数修正模型边界条件,分段模拟各个爆破区段内的地表振动场,用萨道夫斯基公式做回归拟合,给出各个爆破区段内K、α参数工程指导值。对比实测数据其误差在10%以内,为准确预测爆破影响范围内地表建、构筑物的爆破振速提供了可靠依据,保障了烧锅隧道施工的顺利进行,并为其他爆破工程爆破振动预测提供了新的方法。     

浅埋大跨隧道下穿既有公路施工技术

基于环境保护和充分利用围岩自承能力的原则,在隧道洞口区段广泛采用浅埋暗挖法施工。介绍了某浅埋三车道隧道下穿既有公路的施工方法及相应的支护措施。工程实践表明,对于下穿既有公路的浅埋大跨度软岩隧道施工,采用双侧壁导坑法开挖,以超前管棚、小导管注浆、加强掌子面临时支护、控制弱爆破、临时封闭仰拱为主要措施,能够有效地控制围岩变形,保证施工期间公路车辆的通行。     

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。     

隧道下穿超浅埋国道的爆破减振技术

隧道下穿交通量大、超浅埋的国道公路时,为了能安全穿越,确保行车畅通,围岩开挖采用了拱上部周边打空炮眼减振、开挖面增打减振孔、炮孔复合装药、预留光爆层等综合减振措施的爆破技术。经现场爆破监测,爆破振动波速基本控制在20mm/s之内,降低了爆破的振波,有效地控制了公路地表下沉,确保了公路运营的安全。     

陈家桥大跨连拱隧道爆破振动测试分析

结合陈家桥大跨连拱隧道的施工,分析了大跨连拱隧道爆破开挖对中隔墙的振动影响;通过对比中隔墙对应后行洞已开挖部分和未开挖部分的爆破振动监测数据,得出大跨连拱隧道爆破对中隔墙影响的一般规律.     

浅埋、超浅埋隧道的设计与施工技术

浅埋隧道工程埋深浅,不能有效形成承载拱,容易坍塌或产生很大的地面下沉.特别是当超浅埋隧道穿越既有道路或其他工程时,由开挖施工扰动地层亏空而引起地表运移明显,对地表工程结构及周边环境会造成很大的影响或破坏.浅埋隧道设计应遵循"管超前、短进尺、非(弱)爆破、小开挖、少扰动、强支护、早封闭、紧衬砌、勤量测"的原则,初期支护应有足够的强度、刚度,并根据地层情况选择合理的开挖方式与施工工序.     

下穿县城小净距浅埋隧道施工技术

针对佳县隧道为浅埋隧道且穿越佳县县城的情况,通过方案比选,采用减震预裂爆破钻爆法施工技术,介绍了洞身开挖方法、分段爆破设计、减震爆破设计以及施工控制要点,为今后类似工程提供了成功的工程范例.     

无中墙连拱隧道爆破振动响应特性及安全控制措施

无中墙连拱隧道相较传统连拱隧道取消了中墙结构，其先行洞与后行洞初支拱架相互搭接构成整体隧道结构，因此在后行洞爆破开挖时，先行洞及连拱处的爆破振动安全控制极为关键。依托榨坊隧道工程，开展后行洞爆破振动跟踪监测，并对先行洞二衬的爆破振动衰减规律及频谱特性进行了分析；通过LS-DYNA三维有限元数值模拟，研究了先行洞横断面及轴向的爆破振动响应特性，比较分析了注浆加固及布设减震层对连拱处三角区围岩与先行洞衬砌结构的安全控制效果，并通过现场监测，对其应用于实际工程的控制效果进行了评价。实测数据显示：无中墙连拱隧道后行洞开挖时，先行洞边墙二衬的水平径向振动强度最大，且以掏槽孔爆破振动为主，主频集中在40～65 Hz。数值分析显示：先行洞爆破振动速度沿其横断面和轴向的分布均不对称，迎爆侧振动速度显著大于背爆侧，且迎爆侧拱腰至拱肩部位的振速最大；受波传播路径的影响，先行洞未开挖方向的振速相对较高，爆破振动速度沿隧道已开挖方向衰减更快；围岩超前注浆加固可保证连拱处上方三角区围岩的稳定与安全，可分别降低振速和最大主应力69.2%和57.9%;布设减震层可有效控制先行洞衬砌结构的振动安全，可分别降低拱腰和拱...     

浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形现场监测试验研究

结合浅埋大断面大跨度隧道工程实践,对浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形进行现场监测试验,分析隧道施工全过程及在不同开挖工序下的施工变形特点。研究结果表明：1)左、右洞上台阶开挖引起先行隧道变形较大,引起的后行左洞变形较其它工序要大;2)后行隧道施工对先行隧道变形影响较大;3)右洞上台阶开挖对右洞变形的纵向影响范围为隧道跨度的1/4,右洞下台阶及左洞上台阶开挖对右洞变形影响范围为隧道跨度的1/3,左洞上台阶开挖对左洞变形影响范围为隧道跨度的1/3;4)对于浅埋大断面大跨度连拱隧道,应及早施作二次衬砌,以控制隧道变形。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

云台山隧道超浅埋偏压段施工技术

结合临吉高速云台山隧道右线洞口超浅埋偏压段的施工实际,对超浅埋偏压段的预加固、开挖、控制爆破等施工关键技术进行阐述,通过比选采用三台阶七步开挖法施工浅埋偏压段,既保证了施工安全,又实现了隧道的稳步掘进。     

小间距隧道爆破动力响应分析

基于复线隧道施工爆破对既有隧道稳定性冲击问题,结合沪蓉线庙垭分岔隧道工程实例,研究了其小间距段施工爆破的振动监测方法、爆破动力特性及其减振控制技术。通过对隧道爆破围岩和衬砌质点振动速度波的频谱分析及其振速预测数学模型的改进研究,分析了隧道振速峰值纵向衰减规律、衬砌振速主频、横断面振速分布规律及爆破掌子面附近振动情况,并以小间距既有隧道中墙迎爆侧破坏为基准,从循环进尺、微振起爆、掏槽结构等方面提出了相邻隧道爆破减振技术措施。研究结论可为类似工程的爆破设计、施工及监测提供参考。     

邻近隧道二衬结构在爆破振动作用下的动态响应测试研究

为了解并掌握小净距隧道爆破对邻近隧道二衬结构的影响规律,结合温州绕城高速公路西南线工程的横山隧道开展现场振动测试。了解后行洞爆破对先行洞二衬对应后行洞已开挖区域和未开挖区域的振动影响规律,掌握不同工况爆破最大控制药量,在此基础上推导出对应不同控制标准先行洞二衬结构与后行洞掌子面的安全纵距和控制药量。     

临近隧道爆破研究的现行问题分析

随着国内交通运输的迅猛发展,各种隧道工程大量上马,不可避免地出现两条或多条隧道临近施工。而爆破在隧道建设中具有重要的地位,它是隧道开挖过程中的首要工序,直接影响隧道的工程质量,造价和工期。文章论述了国内临近隧道爆破研究现状,临近隧道爆破振动特性,减振措施和装药量的选择,爆破安全监测,数值模拟及装药机械的现状和发展。总结了现行一些典型的临近隧道爆破振动特性,分析了临近隧道所采取的控制爆破措施。     

地铁隧道掘进爆破振动效应研究

在目前的隧道掘进过程中,多采用的是爆破开挖法。以武汉地铁二号线工程为背景,采用现场爆破振动监测与数值模拟相结合的方法,对隧道掘进爆破过程中产生的地表振动效应进行研究。结果表明:数值计算所获得的地表振速峰值与现场监测结果吻合较好,其变化规律和特征与实测结果基本一致,证明采用数值模拟方法研究隧道掘进爆破产生的振动效应是可行的。成形隧道对地表振动速度存在不同程度的放大作用,在后续的施工中应该注意控制爆破振动速度,保护成形隧洞上方建筑物的安全。     

台阶法在超大断面浅埋偏压隧道中的应用研究

为探索台阶法在超大断面浅埋偏压隧道施工中的可行性,以蒙华铁路石岩岭隧道为研究对象,对台阶法和传统分部开挖法进行比选,提出三台阶临时仰拱+竖向支撑的开挖工法,并采用MIDAS有限元软件建立地层-结构模型,对施工各阶段隧道-围岩体系的应变-应力进行模拟分析,以判断开挖过程的结构风险。对台阶法施工过程中出现的拱顶沉降大、初期支护出现裂缝、爆破对软硬不均地段的影响和地表土体开裂等问题进行分析并提出相应的对策,现场实施效果表明:台阶法能满足石岩岭超大断面浅埋偏压隧道施工安全的要求,且具有施作技术简单、高效快捷的优点,可为类似工程施工提供参考。     

浅埋隧道施工爆破震动控制

为控制爆破震动对地表建筑的危害,分析城市浅埋隧道施工爆破震动控制技术。结合隧道工程施工实例,阐述减震控制爆破的技术要点,并对控制效果进行现场监测。     

浅埋暗挖隧道地表沉陷规律分析及控制措施研究

青岛市城阳区某隧道为交叉中隔墙法开挖的浅埋暗挖隧道,隧道周边环境复杂。为了研究浅埋暗挖隧道地表沉陷规律,保证施工过程中既有桥梁、给水管和通讯管线的正常运营和使用。对隧道地表、拱顶、围岩压力等参数进行了实时监测,得到了支护和围岩的动态信息。并基于监测数据利用MIDAS软件建立了有限元模型,研究了隧道性状和土体变形特征在不同施工参数下的变化规律。将现场监测数据与数值模拟计算值进行对比,两种方式得到的数据吻合度高。隧道的平移近、拱顶下沉、地表沉降、拱腰压力、拱底压力和拱顶压力等参数临近控制值。针对上述结果,提出了优化开挖顺序、控制进尺长度和加强超前支护等施工控制措施,据后期的监测数据反馈情况证明了施工措施的有效性。