苛瓦线高家沟隧道微振动爆破技术研究

新建苛瓦线高家沟隧道出口段（DIK60＋590～DIK60＋710）与既有隧道线间距11.6～40m。为保证既有隧道正常行车安全,对新建和既有高家沟隧道进行支护加固并采用微振动爆破技术施工。同时采用4C型振动测试仪对隧道爆破振动进行监测,根据监测结果并结合新建隧道确定下一次爆破的参数,对爆破设计进行优化。通过合理选择爆破时差、最大装药量、微差起爆、掘进进尺、预裂爆破、震动速度等方面的振动控制技术措施,使该隧道开挖施工爆破中的既有隧道振动速度值控制在安全范围以内。最后,利用微振动爆破技术保证了高家沟隧道开挖作业安全、顺利地进行。     

铁路隧道混凝土衬砌爆破振动安全判据

根据应力波理论,依照极限拉应力准则、极限剪应力准则及莫尔判据,对爆炸应力波体波对隧道衬砌结构的影响进行研究,确定基于隧道衬砌结构安全的爆破振动速度判据模型。结合紧邻隧道上方的土石方开挖爆破工程实际,对爆破振动速度判据进行求解。研究结果表明:爆破应力波体波对隧道混凝土衬砌结构破坏效应中P波占主导地位,爆破振动作用下隧道结构首先产生拉伸破坏,隧道衬砌爆破振动速度安全判据为14.51 cm/s。研究结果与爆破安全规程一致,为隧道结构安全标准的确定提供了科学依据。     

破碎岩层中隧道爆破的装药设计

为了提高破碎岩体中隧道爆破的爆破效率,并做到最大限度降低爆破对隧道围岩的损伤,有效保护隧道围岩稳定性,对破碎岩层中的隧道爆破装药设计进行了研究.分析了炸药品种选择,装药量确定,装药结构,以及周边眼起爆方法及相应的参数计算方法.结果表明,采用低爆速炸药进行爆破,并针对所用炸药品种进行爆破参数确定,采用空气柱间隔装药,周边眼实行隔炮眼分段起爆,并进行相应周边眼参数设计等有利于获得良好的爆破效果.本文方法对加快隧道施工速度,同时降低爆破引起的隧道围岩损伤,有效保护隧道围岩具有参考价值.     

水压爆破技术在西秦岭隧道施工中的应用

针对隧道爆破施工中传统爆破所产生的次生灾害及其影响,特别是长大隧道爆破会产生爆破冲击波和大量的烟尘等,给地下施工人员及机械造成很大的伤害.因此,水压爆破技术在隧道爆破施工中的应用将会改善地下爆破环境,也是首次把拆除爆破手段应用于地下岩土爆破施工中,本论述对隧道水压爆破技术及应用进行了较为详细的分析和研究,为此类隧道爆破施工提供参考.     

后祠隧道爆破振动现场监测与控制技术

新(扩)建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建漳龙高速公路后祠隧道扩建工程,对隧道改扩建工程爆破施工的振动监测以及控制技术进行研究。通过现场监测与数值模拟相结合的方法,研究了爆破施工对既有隧道的振动影响,并对现有的爆破施工方案进行优化。研究结果表明:现有方案下新建隧道爆破施工不会危及左侧老洞的安全,新、扩建隧道爆破施工对既有隧道产生的振动响应存在一定的不同,建议掏槽孔各孔间延时时间定为15 ms,既有右侧隧道原位扩建时应当首先开挖左侧岩体。     

隧道爆破施工对附近房屋的振动监测与影响分析

爆破震动是隧道爆破施工危害之一,隧道掘进过程中应进行爆破震动监测。本文对茅台高速公路中枢隧道爆破开挖施工中产生的地表建筑震动进行监测与分析。通过现场监测掘进爆破引起的地表房屋不同位置处的地表振动速度波形,研究隧道附近的地表震动特性及其对房屋结构的影响。研究结果为现场爆破参数设计优化与施工安全管理提供了科学依据。     

下穿文保建筑隧道爆破的数值模拟与安全分析

从工艺技术和经济技术2个方面考虑,硬岩地区地铁隧道开挖选择爆破开挖最为合理,但隧道爆破产生的地震效应会对地表建筑造成危害,要选择合理的控制爆破震动方法就需要对爆破震动效应进行研究。文章采用显式动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA3D对实际隧道爆破工程中的掏槽爆破进行数值模拟,该数值模拟能进行爆破振动速度的时程分析,评价爆破方案的安全性。     

论光面爆破施工控制

在隧道施工过程中,严格按隧道光面爆破技术进行施工组织和管理,不断优化光面爆破施工参数,取得了较好的光爆效果,可为类似条件的隧道爆破施工提供一定的参考。     

近接隧道施工爆破振动监测技术

结合某公路隧道下穿某既有铁路隧道的工程实际,采用现场测试对既有铁路隧道受下穿公路隧道施工产生的振动影响进行研究。研究表明：公路隧道在铁路隧道正下方爆破施工时,爆破施工所采用的重大段装药量不得大于2．7kg。通过施工过程中进行的爆破振动监测,并根据监测结果进行及时的监测管理,对不符合要求的爆破参数进行调整,确定了该工程关键段落的安全施工。该技术可为此类地下近接工程成功修建提供借鉴。     

隧道光面爆破合理爆破参数的确定

隧道光面爆破的实质是当隧道实施爆破后,在隧道周边形成一个光滑平整的边壁,使隧道断面既符合设计轮廓要求,又使隧道围岩不产生损伤.为此,给出了隧道光面爆破参数选取的原则与合理参数确定的方法,提出了以超欠挖量(50～100 mm)、炮痕率(>50%)及围岩损伤程度对隧道光面爆破质量进行验收的标准,并结合某一隧道施工总结出光面爆破技术对隧道施工的安全性、围岩的稳定性及工程质量的贡献.     

地铁隧道电子雷管爆破降振技术及爆破参数优化研究

文章以北京地铁隧道16号线施工为工程背景,采用电子雷管爆破技术,研究了不同炮孔布置方式及隧道上方土体较厚时爆破振动波的传播规律。研究结果表明：采用三排掏槽孔爆破可以有效的降低爆破振动,并提高单次进尺;隧道埋深较大时,爆破主频较低,信号内小于20Hz的低频能量比例较大。采用电子雷管微差爆破很难提高爆破远区的振动主频,因此必须减小爆破药量和单次进尺以控制振动强度;距隧道掌子面25—30m范围内有建筑物时,必须采用小爆破进尺,单孔装药量最大不超过1.2kg;当建筑物在30m以外时,可以适当增加爆破进尺,以保证隧道的高效和安全施工。研究成果可为类似工程提供有益的参考。     

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。     

不同近接度下新建盾构施工对既有钻爆隧洞稳定性的影响

软岩地区新建盾构隧洞近接既有钻爆法隧洞时会产生大变形等特征，需确定两隧洞的合理净距。通过数值模拟与现场监测，研究了不同近接度下新建盾构隧洞施工对既有钻爆法隧洞稳定性的影响。结果表明：通过对比锚杆应力数值模拟与现场监测结果验证了模型的合理性；受盾构隧洞开挖的影响，钻爆法隧洞整体向左下沉，净距越小影响越显著，且隧洞两侧衬砌结构受力不均匀，近接盾构侧衬砌以受压为主，另一侧以受拉为主。随着净距的减小，近接区域塑性区逐渐贯通，近接侧的拱肩和拱脚处出现新的剪切破坏；建议最小净距大于10m，在小于10m的汇交段应加强支护以减小后行隧洞对先行隧洞的影响。研究结果对近接隧洞施工具有一定指导意义。     

层状岩体中近邻双线隧道爆破的振动响应研究

近邻双线隧道爆破开挖时，为了避免新建隧道爆破施工产生的地震波危夏既有隧道的安全和稳定。基于数值模拟和现场试验，分析了层状岩体中采用钻爆法修建近距离双绒隧道的爆破振动响应．结果分析表明，对于既有隧道，迎爆面侧墙处的振动速度和反射拉应力最大，而且振动速度具有很强的方向效应，隧道径向振动速度大于切向振动速度，其规律与现场爆破试验结果有较好的一致性．将爆破对新建隧道本身围岩的振动损伤度和对相邻隧道的振动影响结合起来综合考虑，提出了层状岩体隧道爆破施工中减轻振动的几种措施。并对隧道爆破参数进行了优化．图7，表4，参8．     

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。     

多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征

为研究多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征,建立考虑扰动效应的时效损伤本构模型.二次开发扰动效应的时效损伤本构模型,并建立数值模型验证了开发程序的正确性.将本构模型应用于深部巷道多次爆破开挖的数值模拟中,研究围岩累积损伤演化特征与破裂特征.结果表明：地应力对巷道围岩爆破累积损伤有抑制作用,地应力越大,抑制作用越明显;围岩的损伤程度随爆破扰动次数的增加呈现非线性累积特征,围岩损伤范围也随着爆破荷载作用次数的增加而扩大;巷道围岩近区在多次爆破荷载作用下损伤严重,巷道围岩表层出现破裂现象.     

管棚超前支护隧道掘进周边控制爆破方法

为了改善松软岩隧道,采用管棚超前支护条件下的周边爆破效果,分析了隧道开挖周边爆破效果差的原因,以及改善周边控制爆破效果的方法。研究表明:周边眼及二圈眼应以较大角度向外倾斜钻进,通过按光面爆破要求进行二圈眼爆破参数设计,实行间隔炮眼不等装药,间隔分段起爆等,可为周边眼爆破创造良好条件;进一步得到了相应的二圈眼和周边眼爆破参数确定方法,有助于达到充分利用炸药能量,降低周边控制爆破对隧道围岩的损伤,实现良好的周边控制爆破效果;算例表明:二圈眼间距和最小抵抗线均小于周边眼的相应值,计算结果与工程实践相符。对提高松软岩石的爆破施工效率有参考价值。     

地铁浅埋隧道爆破振动效应试验与数值模拟研究

以新疆乌鲁木齐市地铁1号线东线隧道中营工-小西沟区间段为工程背景,对地铁浅埋隧道爆破振动进行了多次监测试验,发现地铁浅埋隧道地表掌子面前后16 m监测范围内存在空洞效应现象,随着与掌子面距离由小变大,空洞效应现象出现先增强后减弱的趋势直至最后消失;运用LS-DYNA程序,采用拉格朗日算法和完全重启动相结合的方法对地铁浅埋隧道爆破振动进行数值模拟,也得出了地铁浅埋隧道地表掌子面前后存在空洞效应现象的结论,空洞效应现象存在的区域为掌子面两侧10 m范围内,空洞效应现象在掌子面两侧6 m处最为显著.通过将掏槽孔装药一次爆破调整为多分段爆破,减小了掏槽孔单段起爆药量,降低了掏槽孔爆破产生的地表振动效应.      

土石交界隧道爆破开挖数值分析

运用FLAC3D对黑山隧道土石交界段爆破开挖时爆破振动对隧道稳定情况的影响进行了数值分析.采用球面爆破冲击波的方法对爆破开挖进行了数值模拟,根据数值模拟结果提出了安全装药量,最后就其在爆破控制中的应用进行了分析.研究表明隧道爆破开挖过程中,拱顶及两侧拱腰底部发生了明显的应力重分布现象,拱顶土体对爆破振动敏感,易于发生塑性破坏,中部土体也有部分破坏,但并不影响开挖.     

巷道岩爆孕育过程的数值模拟

针对岩石类动力学灾害如地震、岩爆、冲击地压、煤矿开采中的三突问题,其形成机制都可归结为岩石损伤演化诱致结构灾变的模式。工程结构灾变区的形成和发展可以通过数值模拟确定。根据微损伤不可逆演化原理,利用格形有限元模型,模拟巷道断面在自适应位移加载条件下,从点状微损伤斑图到宏观贯通断裂的不可逆的跨尺度生长过程。数值程序是在ANSYS平台上开发。