海底新建隧道爆破对既有隧道的振动影响研究

以青岛地铁1号线海底隧道和胶州湾海底公路隧道为工程背景,应用ANSYS/LS-DYNA建立数值模型进行研究,分析爆破作用下既有隧道的振动响应特征,建立4个模型分析海水深度对爆破振动的影响。结果表明:既有隧道中,最大爆破振速出现在对应掌子面迎爆侧上方,迎爆侧振动速度大于背爆侧,前者为后者的1.6～2.7倍;在既有隧道横断面上,三向振速及其衰减速率均表现为径向振速切向振速垂向振速,表明既有隧道空间对垂向振速的削减作用最小。在既有隧道轴向上,合振速关系表现为迎爆侧拱腰迎爆侧拱脚拱顶,对应掌子面前方振速大于后方,前者为后者的1.07倍。在隧道拱顶与海平面距离相同的条件下,既有隧道中各向振速随海水深度的增加而增大,但海水深度对爆破振速衰减速率的影响并不明显。     

基于损伤累积的大跨度隧道（硐库）爆破振动传播规律

为研究损伤累积效应对隧道内爆破振动波传播与衰减规律的影响,利用萨道夫斯基公式对某大跨硐库施工过程中测得的爆破振动波结果进行拟合分析.结果表明:在单次爆破作用下,爆破振速与主频均随测点与爆破中心距离的增大而减小;在多次爆破作用影响下,测点爆破振速与主频均随爆破次数增加不断衰减;随着爆破次数的增加,衰减系数(α)缓慢增长,场地系数(K)逐渐衰减.现场爆破振动波的变化规律与室内试验结果相一致,且质点振动主频与峰值振速在变化规律方面存在较高对应关系.在进行振动波传播与衰减规律研究、爆破振动安全标准制定和振动危害效应评价时,应考虑损伤累积效应的影响.     

考虑频率影响的隧洞开挖爆破振动效应研究

在现场隧洞爆破开挖同时开展爆破振动速度测试,由试验得到各测点水平径向(指向爆心)和垂直向的最大振动速度及相应的振动主频.对试验结果进行回归分析,分别得到爆破振动最大速度和爆破振动主频的预测经验公式.结合"爆破安全规程"(GB6724-2014)中安全允许的质点振动速度和主频之间的关系,对隧洞开挖爆破振动安全进行了分析.研究结果表明,当测点与爆心距离为20～80 m时,测点水平径向最大振动速度为10.8～1.3 cm/s,水平径向主频为75～125 Hz;测点垂直向最大振动速度为8.7～1.6 cm/s,垂直向主频为72～115 Hz,爆破振动在安全允许范围内.     

小净距隧道爆破振动对山顶影响测试与分析

为控制和评价爆破振动对山顶建筑物影响,文章对大坪山山顶建筑进行振动监测和分析.结果表明,山顶地表掌子面前后存在空洞放大效应,在0～40 m范围内振速放大系数较大(其值约为1.5～2.0),而后逐渐变小,在40～80 m区域振速放大系数约为1.0～1.5;未成洞区地表地震波符合萨道夫斯基经验衰减规律,但成洞区地表地震波不符合萨道夫斯基公式给出的衰减规律;地震波在地表传播的振动主频主要集中在低频段,约为16～96 Hz,且主频随着距离的增加逐渐递减,但掌子面前后的主频衰减程度不同,在掌子面前面测点的主频略小于在掌子面后面测点的主频.     

四车道扩挖隧道爆破振动对新建隧道的影响

以泉厦高速公路大帽山隧道为工程背景,应用数值模拟方法从振动速度、振动应力和应力波3个方面分析得出沿扩挖隧道轴向动力特性,同时分析自由面对爆破地震波的影响.结果表明:距掌子面15m处振速衰减达50%,且在离掌子面10m处振速已经低于安全临界值;最大主应力峰值在距掌子面15m的范围内衰减最快,在离掌子面15以上时爆破振动影响逐渐趋于稳定;应力波在0.4ms时应力达到最大值13.3GPa,而在0.6ms时最大应力衰减到771.2MPa,只有0.4ms时的5.80%;自由面对爆破地震波的反射作用使能量损失55.6%,但先建隧道自由面使地震波反射叠加,从而使能量增加.     

隧道近距下穿管线的爆破振动特征及安全标准

采用ANSYS/LS-DYNA软件中的ALE算法建立隧道-地层-管线三维数值模型,在地面测试爆破振动,验证数值模型可靠性;研究隧道爆破振动下地下管线横向和纵向的峰值振速和应力响应特征,探究管线和周边围岩的振动响应差异;分析净距、掏槽起爆药量和周边岩土性质对管线振动的影响。研究结果表明:数值模型中,地面测点的振速峰值与现场实测振速峰值相对误差均不超过5.0%;隧道爆破地震波引起管线横断面底部的峰值振速最大,中部次之,顶部最小,而管线中部的峰值拉应力最大,底部次之,顶部最小;沿管线纵向各点的振速峰值和拉应力峰值均出现在距离爆源0～4 m处,并随着与爆源距离的增大而逐渐减小;接触面处管线各单元的峰值振速和振动频率均明显比相应位置处土层单元的大;地下管线的峰值振速和拉应力均随着净距减小、掏槽装药量增大而不断增大,且管线上部的峰值振速和拉应力增量要比底部和中部的小;当地下管线周边为含卵石砂层时,管线的峰值振速和峰值拉应力最大,地下管线周边为回填黏土和夯实砂土时则较小。根据最大拉应力强度理论,建议管线的最大振速控制在4.68 cm/s以下。     

城市浅埋小净距隧道爆破振动响应及现场监测分析

以福州轨道交通2号线洋里站南端区间隧道为工程背景,当右线隧道开挖至50m,左线隧道开挖至25m时,通过有限元分析软件Ls-dyna建立三维隧道计算模型,分析左线隧道爆破开挖对右线隧道的影响,并结合现场监测数据进行验证。结果表明:当最大齐发药量为2kg,左线隧道爆破开挖对右线隧道产生的最大拉应力为1.28MPa,最大压应力为2.73MPa,最大压应力滞后于最大拉应力产生;右线迎爆侧拱腰部位处的最大振速值为33.0cm/s,对右线隧道造成的影响较大;现场爆破振动监测结果与模拟结果比较接近,距离爆源最近的振动监测点各方向振速最大,监测点振速随掌子面距离逐渐减小。     

井筒冻土爆破振动测试波形回归与频谱分析

为保证冻结井筒爆破施工安全、提高施工速度,采用Topbox振动信号自记仪进行冻结段爆破振动测试,测点布置在冻结沟槽内偏斜较大的冻结管的位置.爆破振动测试表明,立井冻结段爆破产生的振动信号成分非常复杂.通过对爆破振动信号的回归分析和傅立叶幅值谱分析,得出振动主频较一般的地面爆破高,而且有多个主频,第一主频在150 Hz左右;立井爆破振动的径向振动速度较垂向振动速度大;回归出径向振动速度、垂向振动速度与等效装药量、等效水平距离和高差之间的关系.立井冻结段爆破施工建议采用半秒延期或秒延期雷管,以防止振动波的叠加.     

岩溶隧道掘进爆破震动效应分析

针对岩溶地区隧道爆破开挖对溶洞围岩和施工安全的直接影响,对广东清(远)连(州)高速公路白须公隧道救援通道爆破震动进行了监测。通过对溶洞壁的质点振动速度峰值统计分析,总结了爆破地震波在溶洞壁上的衰减规律,得出了隧道爆破对于临近溶洞的安全质点振动速度峰值。监测结果表明:隧道爆破震动中,相邻的溶洞壁径向的振动速度较小,垂直切向和纵向的振速相当;随着比例药量的减小,垂直切向和径向的振速逐渐接近。     

近间距隧道爆破地震效应的试验研究

为了解决层状岩体中采用钻爆法修建近距离双线隧道的爆破影响问题,基于现场试验,总结了爆破衰减规律.试验结果表明,新建隧道爆破时,振动速度随着与爆源距离的增大成非线性减小;振动速度具有很强的方向效应,迎爆面径向振动速度均大于切向振动,径向振动速度对既有隧道和新建隧道围岩的损伤起主导作用;采用上下台阶开挖时,上台阶爆破冲击波对既有隧道的影响比下台阶显著.根据萨道夫斯基回归公式给出了距爆源不同距离的单段最大装药量.将爆破对新建隧道本身围岩的损伤破坏和对相邻隧道的影响结合起来综合考虑,对层状岩体中隧道爆破参数进行了优化.     

隧道爆破作用下邻近输油管道安全距离

为了避免隧道爆破施工时邻近地表及地下输油管道受到爆破振动造成的不良影响,需确保爆破施工工作面与输油管道保持一定安全距离。基于青岛胶州湾第二海底隧道黄岛端斜井工程,通过对斜井一期工程隧道爆破施工引起的地表振动进行监测,研究了工作面前方地表振速的衰减规律,并采用Hilbert-Huang变换及小波包分析了爆破振动频域特征。结果表明：在距工作面0～40 m的高振速区范围内,振速呈现震荡变化,峰值合振速出现在距工作面一定距离的地表区域,而在高振速区之外部分呈指数衰减趋势;爆破振动的频域分布主要集中在0～200 Hz的低频区域,50 Hz左右为其最集中区域,瞬时能量峰值出现在0～1 s内,其中在0～25 Hz范围内能量占比最高为13.41%,与输油管道自振频率范围存在部分重叠。同时,引入萨道夫斯基修正公式并拟合出适用于本工程条件下的振速预测公式模型,从法律规范、工程实践及抗震能力3个方面考虑提出输油管道安全振速为1 cm/s,计算得到50 m范围内最大单段齐爆药量和安全距离之间的关系,为后续斜井二期工程下穿输油管道区域时的爆破方案优化提供参考。     

基坑爆破施工对邻近建筑物的动力响应研究

以深圳地铁某车站基坑开挖遇硬岩爆破施工为工程背景,分析了基坑爆破开挖对邻近建筑物的震动加速度及速度响应规律。结果表明:爆破施工引起会引起邻近建筑物的震动,建筑物的最大震动响应出现在炸药爆破过程中,随后逐步衰减致稳定。震动沿建筑物各个方向的响应增长或衰减情况有所差异,震动响应随着程高增加而增大,随着水平X方向距离和水平Y方向距离增加而减小;且水平Y方向响应衰减程度大于水平X方向;该建筑物各个监测点的震动速度均在工程安全规定范围内,在车站基坑爆破过程中处于安全状态。     

路堑爆破开挖地震效应分析

在分析爆破地震效应的主要控制因素地震速度与地震频率基础上，根据现场测定数据，拟合出地震速度、药量大小与爆源距离之间关系式。分析了振动频率对构筑物的影响和爆破地震与天然地震的区别，提出了爆破安全距离的确定并验证了爆破安全距离计算方法以及地震速度作为破坏判据可行性和正确性。试验测定结果与研究表明，必须重视爆破地震规律及其对各种建筑物和构筑物影响的研究，才能充分发挥爆破技术的经济效益和最大限度地降低爆破振动的危害。     

地铁隧道爆破开挖对地表建筑物的影响

通过对深圳地铁隧道爆破开挖时爆破震动监测数据的分析和研究，总结出爆破震动对地表建筑物产生危害的主要影响因素，并根据现场测定数据，拟合出地震速度、药量大小与爆源距离之间关系式。现场测定与研究表明：必须重视地铁隧道爆破地震规律及其对各种建筑物和构筑物影响的研究，才能充分发挥爆破技术的经济效益和最大限度地降低爆破振动的危害。     

隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10～60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0～3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。     

土岩复合地层条件下爆破振速衰减模型优选

随着城市化进程的加快,地下工程建设日益增多,爆破施工是较常见的一种施工工法,对周围建筑物和已有线路的影响较大.爆破药量、爆心距和高程差等因素的不同都会使爆破振速产生较大的差异,造成不可挽回的影响.为了优选更合理的爆破振速衰减模型对预测爆破振动效应,以青岛地铁某线施工为背景,采用多段爆破的爆破方式,设置多个监测点记录爆破振速,对比分析不同爆破振速预测模型效果和适用性,并在此基础上进行模型优化.结果表明:爆破振动在地面传播过程中空洞效应的影响较大;爆破振动效应是多种因素综合作用的结果,模型涉及因素越多,则爆破振速预测模型的结果与实测值越接近;根据空洞效应建立的分段预测模型能有效地预测爆破振动在地面的衰减规律,可被类似工程借鉴.面对复杂的爆破施工场地,应根据条件进行爆破振速衰减模型的选择.     

隧道爆破振动对地表建筑的影响—以京张高铁怀来段某隧道为例

爆破振动会影响附近居民的正常生活,甚至引起周边建筑物的破坏。一直以来,振动评判标准及安全控制技术备受施工单位关注。本文以某铁路隧道工程爆破振动监测项目为依托,通过现场振动测试,获得了多组隧道爆破时的地表振动强度数据（加速度和速度）;分析了爆破振速傅里叶幅值谱,得到现场地质条件下的振速主频的取值范围为18~25Hz;对比了使用不同雷管实施爆破下的地表振动强度,认为采用数码电子雷管起爆可有效减小振动效应,保证周边建筑不致损伤。最后,对现行爆破振动安全评价标准展开进一步探讨。研究结果可为隧道爆破振动安全控制和房屋损伤评估提供参考。     

小净距隧道爆破振动监测与分析

以重庆寸滩小净距隧道开挖为工程依托,在隧道施工爆破过程中对邻近隧道进行爆破振动监测.应用萨道夫斯基经验公式对现场监控量测数据进行回归分析,确定爆破应力波在泥质砂岩中的传播衰减规律,控制不同间距情况下的最大段起爆药量,指导后续施工过程,保证邻近隧道振动速度控制在安全范围内.其研究对指导隧道工程施工爆破和保证安全起到了重要作用.     

浅埋隧道爆破振动空洞效应

为了防止浅埋隧道爆破振动对其上方建筑物的损坏,对爆破引起地表振动机理进行了研究.某隧道进口浅埋段沿隧道纵向用爆破振动仪器对振动速度进行了跟踪监测,发现存在空洞效应,即无论在掌子面前方还是后方,离掌子面10m处,地表振动速度最大,并向两侧衰减,且成洞区地表振动速度是对称于掌子面的非成洞区振动速度的1.3倍,随着距离增加振动速度减小;采用数值模拟方法进行研究,发现类似结论.在浅埋隧道爆破施工中,成洞区地表的振动速度具有放大作用,是非成洞区的1.2~1.5倍.如果在浅埋隧道实施爆破防振措施时没有考虑到空洞效应,会导致振动效应判据和安全距离失误,引起工程事故.