爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道的影響與控制技術(shù)

1、爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道的影響與控制技術(shù)隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 , 既有隧道設(shè)施在我國的基礎(chǔ)交通運(yùn)輸中起到越來越重要作用 , 而在很多鄰近既有隧道的新建工程施工過程中 , 或多或少會(huì)對(duì)既有隧道的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生影響 , 尤其是這些工程中采用爆破施工。 目前 , 人們就爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道結(jié)構(gòu)影響研究還有諸多欠缺。因此 , 開展爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道影響的控制研究 , 得到隧道結(jié)構(gòu)抗振安全穩(wěn)定性、 抗振安全系數(shù)和現(xiàn)場減振措施等 ,將為后續(xù)的隧道支護(hù)設(shè)計(jì)、隧道安全評(píng)價(jià)提供直接的參考依據(jù) , 對(duì)加快爆破施工進(jìn)度、作業(yè)安全性和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。 基于經(jīng)典爆破振動(dòng)應(yīng)力波傳播特性 , 開展了爆破振動(dòng)效應(yīng)對(duì)隧道

2、穩(wěn)定性的影響分析 , 建立了爆破振動(dòng)效應(yīng)作用于隧道的數(shù)學(xué)分析模型 , 得到了 P 波和 S 波作用下混凝土襯砌極限抗拉和抗剪安全振動(dòng)速度的目標(biāo)函數(shù)。采用極限分析方法 , 首先將爆破振動(dòng)動(dòng)態(tài)力等效成靜態(tài)力 , 然后基于滑動(dòng)體的極限分析理論和摩爾 - 庫倫強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則 , 建立水平地基淺埋隧道和偏壓隧道在爆破振動(dòng)下的破壞模型及相應(yīng)的速度分布場 , 最后通過虛功率原理 , 推導(dǎo)出水平地基淺埋隧道和偏壓隧道極限圍巖壓力計(jì)算公式。 采用安全系數(shù)法對(duì)既有隧道進(jìn)行了安全穩(wěn)定性分析 , 首先基于外載荷對(duì)既有隧道結(jié)構(gòu)的作用形式 , 推導(dǎo)出爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道破壞時(shí)等效抗剪和等效抗拉計(jì)算公式 ; 其次在有限差分軟件

3、中建立爆破振動(dòng)作用既有隧道計(jì)算模型 , 計(jì)算過程中根據(jù)摩爾 - 庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則和強(qiáng)度折減原理 ; 最后通過失穩(wěn)判據(jù)共同判斷 , 確定了不同振動(dòng)速度下既有隧道的安全系數(shù) , 并得到了安全系數(shù)隨著爆破振動(dòng)速度的增大不斷減小的變化規(guī)律。現(xiàn)場試驗(yàn)研究基于兩種典型的工況進(jìn)行 , 首先開展了平行隧道爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道影響的控爆技術(shù)試驗(yàn) , 試驗(yàn)分別采用普通導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼電子雷管起爆 , 結(jié)果分析表明 : 得到了普通導(dǎo)爆雷管起爆時(shí)既有隧道迎爆側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)上不同段位起爆的振動(dòng)速度 , 其中最大振動(dòng)速度出現(xiàn)在掏槽段 , 掏槽段振動(dòng)速度傳播規(guī)律為 v=140.41(Q<sup>1/3</sup&g

4、t;/R)^1.41 與之相比 , 數(shù)碼電子雷管起爆具有很好的減振效果。其次進(jìn)行了露天爆破對(duì)既有隧道影響控爆技術(shù)試驗(yàn) , 試驗(yàn)結(jié)果表明 : 露天爆破試驗(yàn)條件下采用 17ms的延遲時(shí)間效果最優(yōu) , 減振孔對(duì)同水平傳播的爆破振動(dòng)具有較好的減振效果 ; 而孔底加氣墊的方法對(duì)豎向傳播的爆破振動(dòng)減振效果明顯 ; 自由面法線垂直隧道起爆比自由面法線平行隧道時(shí)的振動(dòng)速度高?；谏鲜鰞煞N典型的工況和試驗(yàn)結(jié)果, 采用安全系數(shù)法對(duì)既有隧道進(jìn)行了安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià) , 評(píng)價(jià)結(jié)果為 : 平行隧道爆破時(shí) , 采用數(shù)碼電子雷管起爆下既有隧道的安全穩(wěn)定性要比普通導(dǎo)爆管雷管起爆提高52.6%;露天工程爆破時(shí) , 分別采用單排減振孔、雙排減振孔