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。     

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。     

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.     

掏槽药量与起爆时差的关系对隧道爆破合成振速的影响

爆破参数如爆破安全药量、起爆时差等计算的准确性对城市隧道低振速控制爆破至关重要,在逐孔微差爆破振动叠加情况下其计算十分复杂和困难.以南方某城市隧道工程为背景研究上述问题的解决方法:实测各段雷管样本起爆延时范围;进行现场单孔单自由面爆破实验获得不同药量-时间振动曲线;再利用MATLAB程序,根据每段不同延时范围,将两单孔曲线按相邻段起爆的多个微差间隔进行不同振动叠加,选择其中最大振速的合成曲线与单孔振动曲线按下一相邻孔的微差间隔进行新的振动合成,最终得到8孔微差掏槽爆破后的累积叠加曲线.以此与现场实测振动曲线比较,发现第二临空面形成时间在起爆70ms以内;爆破药量设计以起爆70ms前的微差爆破合成振速为依据,确定了安全药量计算方法,在试验隧道控制振速1.0cm/s条件下安全药量为1.0kg,现场监测表明全部爆破振速均在要求指标之内.     

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。     

岩体爆破地震波衰减规律的现场试验与分析

通过6次现场岩体爆破试验,测量出与爆源不等距离处的36组地震波形。通过统计与频域分析发现：爆破地震波 在爆源近区的衰减比中、远区要大得多;用萨道夫 斯基经验公式估算出的爆源近区质点振速远大于实际值;爆破地震波的传播具有不可逆性,岩石质点振动主频率与药量、距离成反变关系;地震波作用时间与爆破药量成正变关系,而与距离成反变关系。     

混凝土衬砌的爆振模拟试验研究

针对隧洞开挖施工中存在的爆破振动对混凝土衬砌的影响问题，就其试验研究的方法及爆破振动对混凝土强度的影响进行了探索和分析，得出了爆破振动速度与混凝土强度、在同一爆振速度下混凝土接受振动时的龄期与混凝土强度等关系曲线，从而确定出工程中所关心的安全振速、安全衬砌距离及合理衬砌时间等重要参数，并引用损伤理论对试验结果进行分析。     

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。     

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。     

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。     

隧道下穿民房爆破振动效应监测

依托右线隧道穿过民房正下方的福建省厦门市石堀山隧道工程,在民房第一、二层墙角处各布置一台自动化爆破振动仪,对爆破开挖引起的振动进行长期监测.结果表明:爆破振速整体上随着测点与掌子面距离的减小而增大;在三向振速中,垂向振速不一定总是最大,但主频小于30 Hz,垂向振速占比最多;分析时应综合振速与主频,选择优势分向振速,或根据建筑物固有频率,选择接近的主频对应的分向振速;当测点与掌子面距离为10~50 m时,爆破振度显著放大,而主频有一定的衰减,径向和垂向主频衰减至与房屋固有频率接近;当测点与掌子面距离为50 m内时,随着掌子面远离测点,振速影响系数C_v先增大后减小,主频影响系数C_f先减小后增大;空洞影响垂向最大,径向次之,切向最小;C_v最大值为3.4,C_f最小值为0.35.     

下穿村庄隧道爆破振动对地表建筑的影响

为研究下穿村庄隧道爆破施工时对地表建筑结构的影响,以某隧道为依托,采用数值模拟对地表建筑质点振动速度进行了分析,并与建筑结构的应力分布规律进行了对比,结合现场爆破振动测试,对地表振动速度衰减规律进行了研究,并指出了爆破振动的显著影响区域。数值模拟结果表明:隧道爆破时,地表建筑的竖向振动速度远大于横向,随着时间和距离的增大,振动速度迅速衰减;地表建筑主要承受水平方向的拉应力,振动速度不能完全反映建筑结构的受力状况。现场测试结果表明:地表振速随着与爆源距离的增大迅速下降;装药量为54kg时,地表振动速度最大为1.313cm/s。距爆源水平距离0~50m范围是爆破振动显著影响区域,模拟结果和测试结果吻合良好。     

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.     

混凝土围堰拆除爆破对大坝的安全影响分析

以位于长江中游支流沅江干流的某水电站混凝土围堰拆除爆破为工程背景,需要爆破拆除的混凝土围堰与县城的直线距离不超过2 km,与最近的一条坝顶公路桥的最小距离为3 m,所以控制爆破振动势必对本工程有着重要的意义。通过对该工程现场爆破试验进行质点振动监测,测取离爆源不同位置下的质点振动速度的监测数据,同时采用回归分析法对数据进行分析,得出爆破地震波在钢筋混凝土大坝结构中的衰减规律,结果表明,使用分段微差爆破技术可有效控制拆除爆破对大坝的振动影响;依据《爆破安全规程》对钢筋混凝土结构质点安全振动速度的要求(v≤5 cm/s),证明试验爆破初步设计方案及爆破参数k,α较为合理,可为后期爆破方案确定和保证坝体安全稳定性提供依据,也可为类似工程提供工程经验。综合以上试验爆破参数和监测数据得出以下建议:最大单响药量控制在27 kg以下;需要采取一些外在减震措施;要注意地震波的主频率变化范围,防止共振现象的发生。     

某尾矿坝稳定性分析

为保证尾矿库的安全生产,需对尾矿坝进行中期的系统稳定性评价.对尾矿坝进行二维稳定渗流分析来计算其浸润线,再对尾矿库坝体在三种荷载组合下进行稳定性分析,最后对该尾矿坝进行压坡处理,并对处理后的坝坡稳定性进行评价.结果表明:浸润线没有从坝坡出溢,水力坡降不大,渗流稳定.在现状正常运行和洪水运行条件下,该尾矿坝的稳定性系数均大于规范要求的最小安全系数,是安全稳定的.经过计算,特殊运行条件下(最高洪水位+坝体自重+地震的荷载组合),尾矿坝的坝体稳定性系数小于规范要求的最小安全系数,该尾矿坝的稳定性在特殊情况下运行是不稳定的.因此针对该尾矿坝进行压坡处理,并对处理后的坝坡稳定性进行了重新评价,评价结果显示该加固处理措施是有效的.     

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。     

尾矿坝加高渗流和液化稳定性分析

 尾矿库加高扩容,需对尾矿坝进行稳定性评价。依钻孔资料,结合加高设计方案,建立尾矿坝地质模型。对洪水及地震作用双重工况下,应用强度折减法进行了尾矿坝渗流稳定性、静力稳定性和动力液化稳定性计算。结果表明,浸润线没有从坝坡出溢,渗流稳定。从坝体动力反应及液化结果得出该坝是动力稳定的,安全系数满足规范要求。本研究基于有效应力原理,结果对尾矿坝渗流、静力及动力稳定性评价方面有一定的借鉴意义。     

特大跨度隧道分部开挖爆破对既有隧道结构的影响

以平潭综合实验区牛寨山双洞八车道小净距公路隧道为例,针对采用双侧壁导坑法开挖时,双洞八车道特大跨度隧道后行隧道断面分部开挖爆破对围岩及既有隧道的影响,采用LS-DYNA建立双隧道模型,结合现场振动速度的实测数据,对影响因素和变化规律进行了分析。结果表明:(1)随着爆心距围岩监测点距离的增大,最大振速显著衰减。(2)在后行隧道爆破对既有隧道结构的影响因素中,爆源与既有隧道的距离影响最大,装药量其次;既有隧道迎爆侧与背爆侧的最大振速比值为12. 5;腰部是底部的2. 1倍;肩部是底部的1. 9倍。(3)在双侧壁导坑施工中,Ⅰ分部由于距离既有隧道较近、周边临空面最少,对既有隧道的影响也最大,施工中可作为爆破引起既有隧道振动的控制工况。     

下穿居民区隧道施工爆破振动控制的实践

控制城市地下交通隧道的爆破振动,可以有效减轻对居民区建筑物产生的振动影响.本文结合工程实例,就爆破振动监测中的测试仪器、测点布置方式以及数据分析进行了阐述;并基于监测数据的分析,优化了现场爆破方案.实践证明:采用本文的测试仪器和测点布置方武,可有效地监测建筑物基础测点的振速;采取浅孔爆破,严格控制掏槽眼药量,增加钻眼数...