隧洞爆破对邻近含裂隙岩质高边坡的振动效应——以金佛山水工隧洞为例

针对水工隧洞爆破对左岸岩质高边坡的不利影响,采用有限元数值模拟手段,研究了隧洞爆破对边坡的振动效应,探讨了边坡振速的分布规律,查明了边坡内部裂隙对振动波传播的影响。结果表明:隧洞爆破开挖对左岸岩质高边坡的振动影响较小,振速峰值未超过规范所规定阀值;对于边坡开挖爆破情况,振动波通过裂隙后振速得到衰减,而在隧洞爆破条件下,振动波通过裂隙后振速得到增强;对裂隙进行充填处理后,虽不能降低边坡坡面的振速峰值的最大值,但能降低局部振速峰值。     

岩质高边坡开挖对既有隧洞的影响研究——以贵阳市某建筑边坡工程为例

贵阳市郊靠山建筑物密集,轻轨、立交桥和隧道交错,岩质高边坡的开挖与施工对公路隧道安全构成威胁。本文以贵阳市东二环某建筑边坡工程为例,讨论边坡的开挖过程对既有的公路隧道的影响。采用FLAC3D程序建立二维模型,对岩质高边坡开挖未支护应力,应变分析与既有隧洞的应力、应变特征对比分析,得出岩质高边坡开挖后未支护,既有隧洞塑性变形区增大,边坡采用逆作法施工后隧洞塑性变形区减小。     

超浅埋地铁站通道爆破暗挖地表振动传播特征

结合武汉市轨道交通2号线工程背景,采用现场监测和动力有限元数值模拟相结合的研究方法,对超浅埋通道下台阶爆破开挖地表振动传播规律进行研究。同时,为研究上台阶开挖空间对爆破地震波传播特征的影响,对通道全断面爆破开挖的地表振动传播规律进行数值模拟分析。研究结果表明:下台阶爆破开挖工况下,沿通道开挖导洞轴线方向,由于应力波的绕射,掌子面前方5 m处地表质点峰值振速达到最大值;垂直于通道开挖导洞轴线方向,掏槽孔孔底连心线中点正上方地表质点与爆源距离最小,但峰值振速并不是最大,且质点两侧2 m范围内,随着爆心距的增加,峰值振速不断增大。全断面爆破开挖工况下,沿通道开挖导洞轴线方向,掌子面前方2 m处地表质点峰值振速达到最大值;垂直于通道开挖导洞轴线方向,掏槽孔孔底连心线中点正上方地表质点峰值振速最大,且随着爆心距的增加,峰值振速不断减小。对比通道下台阶爆破开挖和全断面爆破开挖2种工况下地表质点振动特征,上台阶开挖空间的存在阻隔了应力波的传播,在一定空间范围内影响爆破地震波的传播特征,能够有效降低地表质点峰值振速。     

震动波传播衰减特性模拟

为研究震动波在岩质边坡中的传播规律,采用FLAC3D数值模拟动态软件中的仿真模块,对实测地震波信号在不同岩质边坡中的传播进行模拟,实时监测并记录坡体不同部位振动响应值,推出震动波在不同岩质边坡中的变化趋势.研究结果表明:揭示了震动波在岩质边坡传播中有阻尼效应,并在接近自由面时可形成反射波等规律.此外,通过对比监测露天矿采场实际爆破情况,为预裂爆破的优化提供了理论依据.     

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.     

地铁隧道爆破施工对既有建筑物的影响

本文以青岛地铁三号线隧道开挖为工程基础,在隧道开挖施工爆破过程中对既有建筑物进行爆破振动监测。应用萨道夫斯基公式对现场实测数据进行回归分析,以此为基础,合理选择炸药药量,确定本地区炸药公式参数,研究爆破应力波在青岛地铁三号线附近地层中的传播衰减规律,指导后续施工过程,保证既有建筑物振动速度控制在安全范围内,并提出了减小爆破振速的几条措施。     

爆破振动传播规律的实验研究

根据场地爆破振动波的传播原理与耗散规律,设计了单孔爆破、双孔延期爆破和三孔延期爆破试验。首先研究了单孔爆破在控制药量变化和传播距离变化下的振速峰值变化规律,利用萨道夫斯基公式反推场地的爆破振动参数,通过爆破振动参数可以预测爆破施工中任意点的爆破振动速度峰值;其次通过单孔爆破数据比较分析了影响振速的因素,以此来修正理论计算的值;最后研究了双孔和三孔在不同延期时间下爆破,得出了爆破振动波的叠加规律;并通过分析延期与振速关系得出爆破最佳的延期时间。     

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.     

爆破震动对高速路边坡影响的数值模拟

以京秦高速公路某段路堑边坡爆破开挖为例，采用数值模拟的方法分析了爆破震动波在边坡介质中的应力场、位移场、速度场等的分布规律，多方面研究了爆破震动效应对山区高等级公路岩质边坡稳定性的影响，现场振动测试结果验证了数值模拟计算的可靠性。     

浅谈拱坝灌浆廊道监测室开挖爆破振动监测和控制

钻爆开挖监测洞室的施工点临近新完成结构体,爆破振波必须严格控制在安全范围之内。根据爆破振动监测结果确定最大单响药量,结合爆破技术控制方案确定爆破振动控制在安全范围内,避免振波对帷幕系统造成破坏。工程实践表明通过寻求爆破振动在岩体中的传播规律,据此选择合理的钻爆施工参数、控制爆破振动的施工方案和振动监测能保证保护目标的安全。     

城市暗挖隧道爆破地震波传播规律研究

城市暗挖隧道爆破施工引起的地表振动效应是影响地表建(构)筑物安全的重要因素之一。基于数值模拟、实测数据验证和量纲分析方法对不同埋深隧道爆破地震波在邻近地表一定范围内的反射叠加规律和地表振动速度衰减规律进行研究。研究结果表明:城市暗挖隧道爆破产生的地震波在邻近地表一定范围内会出现反射叠加现象,其影响范围随隧道埋深的增加而增大,反射叠加强度随隧道埋深的增加而减弱;论文提出考虑埋深影响的地表振动速度衰减计算公式能更好地反映地表振动速度的衰减规律。研究结果可为地震效应研究和工程施工提供参考。     

上下交叉隧道爆破振动特性研究

上下交叉隧道爆破开挖过程中,确保已开挖隧道在爆破载荷作用下的安全是施工过程中的关键问题.以八达岭长城站隧道工程为背景,对进站层主通道爆破开挖进行爆破振动监测,得到了开挖断面在接近和远离监测点的过程中,各监测点的振速分布规律;对实测波形进行频谱分析,得到了不同频率范围的能量分布及不同时刻的瞬时能量.运用LS-DYNA程序建立上下交叉隧道有限元模型,提取了各监测单元的速度时程曲线及等效应力时程曲线.结果表明:各单元振速分布规律与实测振速分布规律相吻合;各单元的等效应力值小于岩体的拉伸屈服强度,未对隧道岩体造成破坏.结合数值计算结果,依据等效应力判据确定了保证已开挖隧道安全的质点临界振动速度,为上部隧道开挖对下部隧道的爆破扰动控制提供了理论依据.      

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.     

爆破对中夹岩柱稳定性的影响

为研究精细化延时控制爆破对中夹岩柱稳定性的影响,采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验、现场振速及声速监测,研究其振速、累计损伤的变化规律。研究表明:随着冲击次数的增加,灰岩的峰值应力逐渐降低,相反,峰值应变随之逐渐增大;灰岩产生裂纹的试验损伤阈值为0.202～0.531,理论损伤阈值为0.486～0.673;灰岩失去承载力的试验损伤阈值大于0.531,理论损伤阈值大于0.673;与掌子面距离最近测点最大振速为7.193 cm/s,距离掌子面9 m处监测断面累积损伤最大为0.078,第1次损伤增量最大为0.038 4,损伤增量随着爆破次数的增加越来越小,第4次爆破引起的损伤增量仅为0.001 2,损伤增量与振速具有良好的幂函数相关性,说明爆破对9 m及以外中夹岩柱影响较小。     

研山铁矿露天爆破振动监测及分析

研山铁矿东帮边坡局部围岩风化比较严重,存在顺层层理面和垂直裂隙,在生产爆破等不利因素作用下有明显滑坡失稳可能。为了确保边坡的安全,需要进行爆破振动监测并提出相应的控制措施。通过对监测数据进行分析回归,得到爆破质点峰值振动速度及振动主振频率公式。结合东帮岩体力学性质,采用应力波理论确定东帮边坡临界质点振动速度为17.2 cm/s,安全允许振动速度为5 cm/s;同时给出了安全允许距离与最大同段药量之间的关系,为矿山生产爆破设计提供参考。     

基于Goodman单元的顺层边坡爆破动力响应数值模拟

为了研究爆炸荷载作用下顺层边坡岩体的动力响应,采用数值模拟的方法对边坡坡面及岩体内部质点振速、应力场的分布规律进行分析,采用Goodman单元模拟岩体内部软弱结构面.结果表明：边坡台阶处坡形的变化会导致质点振速和应力值波动明显,台阶突出部位"鞭梢效应"显著,但质点振速与应力并非在边坡坡面的同一位置达到峰值,因此将质点峰值振速或应力值作为评价边坡稳定性的单一指标并不合理;岩体内部质点的动力响应规律主要与介质阻尼、结构面以及边坡形状等因素有关,结构面的存在会造成爆炸应力波的反射叠加,质点振速和应力值在结构面之前也有一定程度的放大;边坡自由面对应力波的反射叠加效应不应忽视.     

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。     

等效荷载法在超大断面公路隧道爆破数值计算中的适用性

为了探究选取最优的计算方法研究超大断面公路隧道爆破施工对先后行隧道的影响，分别采用流固耦合法、初始体积分数法和等效荷载法建立单孔爆破有限元模型模拟单孔耦合装药情况下的爆破过程，从岩体破碎效果、计算效率等方面对比选定等效荷载法为最优的计算方法，并建立隧道数值模型应用等效荷载法计算研究后行隧道爆破对先后行隧道结构的影响，结果表明：（1）后行隧道爆破施工时先行隧道综合振速显著区域出现在隧道掘进方向上，逆隧道掘进方向隧道衬砌动力响应程度较小；（2）先行隧道受影响最大位置为迎爆侧右边墙，影响最小位置出现在背爆侧左拱脚；（3）后行隧道监测断面振速最大值出现在左拱腰位置，施工时要重点监测。     

露天矿边坡爆破振动破坏判据新方法及其应用

爆破振动危害动态应力比评价方法是根据爆破振动实地监测及质点振速预测方程,结合现场损伤破坏调查而求得岩土结构爆破振动破坏判据的一种新方法．该法综合爆破振动水平、岩体特征、现场条件及岩土支护系统等因素,可以较全面地反映岩土结构受爆破振动时的动态应力状态和损伤破坏程度．通过几个露天矿采场边坡的动态应力比评价,得出要保证露天矿边坡这种经常遭受爆破振动作用的整体性设施的安全,其动态应力比D     

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。