爆振对衬砌损伤特性影响的室内试验研究

本文根据一隧洞施工现场的实测爆振波特性，就爆振波对隧洞衬砌的浇筑时间、衬砌混凝土受振后的强度降低问题进行了室内爆振模拟试验，并应用损伤力学理论对试验结果作出了合理解释；对工程上所关心的安全爆速、衬砌的安全距离及合理衬砌时间等重要参数都给出了明确解答。     

下穿隧洞爆破掘进对既有隧洞的振动影响

结合福建晋江隧洞小角度下穿既有上行隧洞的工程施工,采用爆破振动监测和数值模拟方法,研究在建隧洞相对空间变化条件下邻近既有洞的动力响应与振动影响。结果表明:距爆源30 m以内,结构部位和爆心距共同影响振速分布;30 m以外区域,以爆心距影响为主。指出既有隧洞最大振速出现于爆源前方5 m范围内迎爆侧底板高程上,爆源近区的竖直向峰值质点振动速度是控制结构安全的主要监测指标,提出适用于不同监测区域的振速控制值的选取方法。     

岩石在爆振下的动力损伤特性研究

根据混凝土试样在模拟爆振台上的爆振损伤试验，利用声波作为无扰动损伤测试方法，推导了用波速表述的爆振损伤本构方程及动力损伤演化律，理论模型的计算结果与试验结果吻合较好。     

岩石在爆振下的动力损伤特性研究

根据混凝土试样在模拟爆振台上的爆振损伤试验，利用声波作为无扰动损伤测试方法，推导了用波速表述的爆振损伤本构方程及动力损伤演化律，理论模型的计算结果与试验结果吻合较好。     

大断面小净距隧道原位扩建爆破振动控制

为控制原位扩建隧道爆破开挖对邻近运营隧道结构安全的影响,以国内罕见的大帽山大断面小净距隧道原位扩建施工为背景,从炸药直接起爆的角度,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了邻近运营隧道情况下隧道原位扩建爆破效应的数值计算模型,分析了爆破应力波在围岩和运营隧道衬砌中的传播规律。数值分析表明:围岩破坏应变的大小对计算结果影响较大,通过数值模拟与爆腔尺寸经验公式计算结果的比较得到了围岩的合理破坏应变值;运营隧道迎爆面拱顶及侧墙中部动力响应显著,邻近运营隧道衬砌的破坏主要是由质点振速超过安全允许值造成的;通过不同装药量爆破数值模拟结果的分析,提出了大帽山隧道原位扩建爆破最大段的控制药量。     

引水隧洞光面爆破周边孔炸药匹配性试验研究

为确保引水隧洞爆破施工过程高效有序的进行，以秘鲁圣加旺引水隧洞前期开挖段为工程背景，通过LS-DYNA软件建立周边孔简化的双孔引水隧洞爆破损伤模型，研究乳化炸药、铵梯炸药、铵油炸药炮孔周围的损伤范围，并采用EMULEX 80的试验数据验证了数值模拟的可靠性，最后结合引水隧洞现场实际分析不同炸药密度、爆速、爆压对炮孔附近岩体损伤范围的影响。研究结果表明：在数值模拟中，乳化炸药能够形成空气连线处裂隙区，且单个炮孔对围岩的损伤范围最小为47.5 cm;乳化炸药的炸药密度、爆速、爆压分别在1.12～1.14 g/cm³、4 500～5 000 m/s、8 000～9 000 MPa区间光面爆破效果最好。对比8次现场试验得到的结果，在EMULEX 65、EMULEX 80乳化炸药的基础上考虑对装药结构进一步优化以提高现场施工的经济效益。研究结果对引水隧洞爆破开挖中超欠挖以及损伤控制有一定的指导作用。     

分岔隧道过渡段的爆破振动特性研究

由于分岔隧道过渡段具有特殊的受力结构形式,爆破开挖产生的振动极易造成中隔墙和岩体失稳。以六月田分岔隧道过渡段为工程背景,对先行隧道的爆破振动进行实时监测。通过对爆破振动数据进行分析,得出先行隧道不同围岩级别、监测位置的振动波传播规律。运用三维数值模拟软件,对后行隧道爆破振动作用下先行隧道混凝土衬砌的力学特性进行研究。结果表明:连拱段中隔墙迎爆侧的径向振速最大;小净距段中夹岩的振速衰减幅度要小于连拱段中隔墙;爆破振动对先行隧道混凝土衬砌产生的最大拉应力、剪应力分别出现在迎爆侧的拱腰和拱脚;后行隧道混凝土衬砌的最大拉应力和最大振速存在线性关系,通过拟合公式计算得出临界振速,确定了分岔隧道过渡段爆破振动安全控制标准。     

掏槽孔爆破引起的围岩动力响应研究

通过数值模拟,研究了掏槽孔起爆时开挖隧洞围岩的动力响应规律,得到了不同爆心距处围岩的峰值振速分布规律,以及爆破振动峰值振速在不同部位的衰减规律.研究结果与试验结果类似,说明应用数值模拟方法研究隧洞爆破开挖对开挖洞室的影响是可行的,所得结论可以作为实际工程的参考.     

隧道明挖段拉槽爆破时既有隧道结构动力响应特性

研究确定拉槽爆破开挖对既有隧道结构的影响特征是制定正确合理控制爆破方案的前提。为此,以雅山隧道明挖段岩体拉槽爆破开挖为背景,利用数值模拟和现场爆破试验研究浅孔拉槽爆破时下部既有隧道结构的振动特性。数值模拟结果表明:在既有隧道上部进行浅孔拉槽爆破时,既有隧道衬砌各质点的竖向振动均明显较水平振动强烈,对爆破振动控制起主要作用;距爆源较近一侧隧道拱肩衬砌的质点竖向振速峰值为最大,且其随单段起爆药量增加而显著增大;既有隧道衬砌上的竖向质点振速峰值与Von-Mises应力间呈明显线性关系,当衬砌振速阈值设定为4.5cm/s时,既有隧道衬砌的动力安全系数为2.0。现场试验结果证明了利用数值模拟方法可有效指导拉槽爆破开挖和爆破振动测试方案的制定,并据实测振动数据回归分析得到了可优化设计拉槽爆破单段起爆药量的计算公式。     

近距离下穿既有盾构隧道的隧道钻爆降振技术研究

以广深港客运专线益田路隧道为工程背景,对爆破作用下既有盾构隧道管片的振动响应进行研究。结合应力波理论计算了盾构隧道管片的爆破振动速度安全允许值,并利用现场数据进行验证;结合既有隧道的现场监测数据,分析了管片的振动速度变化规律,提出了减振措施和优化爆破方案,确保既有盾构隧道的运营安全。结果表明:爆破施工过程中,既有隧道衬砌管片最大振速达到7.19 cm/s,小于计算的9 cm/s安全允许振动速度,管片接缝无损伤,计算的衬砌管片安全允许振动速度可为类似工程提供参考;钻爆法近距离下穿既有盾构隧道时,采用电子雷管起爆技术,并结合适当的减振措施,可以有效降低既有隧道衬砌管片的爆破振动速度,确保结构安全稳定。     

爆破振动信号3种经验模态分解差异性研究

为了准确评估冻结立井爆破对井壁产生的影响,采用井壁预埋法对大药量爆破下井壁的振动响应进行了监测。利用EMD、EEMD和CEEMD典型经验模态算法对井壁信号进行了分析,并结合时频谱对分解和重构效果进行了综合评价。分析结果表明:受测试环境影响,爆破信号中普遍含有噪声等干扰成分。EMD分解存在明显模态混叠和端点效应,EEMD分解虽对模态混叠现象有所改善,但去噪效果仍不理想,CEEMD分解对模态混叠和噪声消除方面均具有很好的处理效果。CEEMD重构信号时频谱能够深刻揭示爆破能量在时频域上的分布且对干扰成分不敏感,适合用于批量信号的预处理过程。分析结果对于爆破能量识别和振动损伤控制具有积极的现实意义。     

立体交叉隧道爆破振动响应分析

为了研究两隧道立体交叉时上方新建隧道爆破对下方隧道的影响,通过数值仿真分析上方隧道采用两种不同方法爆破施工对下方隧道衬砌的影响。结果表明:上方隧道采用两台阶法下台阶爆破时,下方隧道衬砌振速最大值超过了振速阈值;采用三台阶爆破时,下方隧道衬砌振速明显减小,且振速均在安全阈值之内;上方隧道爆破后,下方隧道衬砌拱顶振速和振动加速度圈从内到外衰减。爆破振动使下方隧道衬砌在拱顶处出现应力最大值。两台阶与三台阶爆破振速相比,三台阶法预留下台阶可以使振速衰减的更明显。     

断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据

针对隧道爆破开挖穿越断层破碎带时,围岩松散、破碎,易造成隧道结构失稳的问题。以龙南隧道爆破施工为工程背景,依据现场爆破振动测试结果,建立ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模型,研究了断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性,提出了以应力为控制标准的振速安全判据。结果表明:隧道拱脚处振速衰减最快,破碎带内隧道各部位振速衰减幅度普遍大于相邻围岩段;隧道二衬剪应力峰值位于拱顶处,拉应力峰值位于拱脚处;结合应力与振速关系,建立基于二衬极限强度的爆破振动安全判据,分析得到隧道衬砌在断层带影响下更容易失稳,在龙南隧道爆破条件下衬砌爆破安全振速为10 cm/s,爆破施工单段最大药量为23.89 kg。     

小波变换在判断爆破地震危害中的应用

针对现有的爆破地震危害判据的不足 ,利用小波变换将爆破地震信号在时域、频域上展开 ,根据不同频带的地震波对结构的危害程度取加权系数 ,将地震波信号在各个频带上的主震相的能量按加权系数合成 ,提出了用合成后的能量值作为爆破地震危害程度的判据 ,并结合某核电站的爆破震动监测数据对该判据进行了分析和讨论。该判据综合考虑了爆破地震引起的质点振动速度、振动持续时间、振动频率三种造成爆破地震危害的主要因素 ,与仅用单一的振动速度峰值作为判据相比 ,该判据显得更加科学     

高地应力断裂破碎隧道爆破开挖振动效应

为确定关角隧道高地应力断裂破碎带地层的爆破地震波传播规律及其对邻近围岩(混凝土衬砌)的影响,对隧道开挖中的爆破振动进行了监测。通过现场测试数据回归分析,得到了该地层爆破地震波的传播规律。在此基础上,提出了断裂破碎带地层爆破振动速度的安全控制标准及减少振动危害的措施。     

高地应力断裂破碎隧道爆破开挖振动效应

为确定关角隧道高地应力断裂破碎带地层的爆破地震波传播规律及其对邻近围岩(混凝土衬砌)的影响,对隧道开挖中的爆破振动进行了监测。通过现场测试数据回归分析,得到了该地层爆破地震波的传播规律。在此基础上,提出了断裂破碎带地层爆破振动速度的安全控制标准及减少振动危害的措施。     

小波变换在判断爆破地震危害中的应用

针对现有的爆破地震危害判据的不足 ,利用小波变换将爆破地震信号在时域、频域上展开 ,根据不同频带的地震波对结构的危害程度取加权系数 ,将地震波信号在各个频带上的主震相的能量按加权系数合成 ,提出了用合成后的能量值作为爆破地震危害程度的判据 ,并结合某核电站的爆破震动监测数据对该判据进行了分析和讨论。该判据综合考虑了爆破地震引起的质点振动速度、振动持续时间、振动频率三种造成爆破地震危害的主要因素 ,与仅用单一的振动速度峰值作为判据相比 ,该判据显得更加科学     

短天窗点间隔下邻近既有隧道爆破方案的优化

为评估短天窗点间隔条件下爆破对邻近既有隧道衬砌结构安全性的影响,以福平铁路苔井山隧道为依托,采用数值模拟对两种不同爆破方案1.4 m进尺下的邻近隧道各监测点的爆破振速进行了分析。结果表明:全断面爆破方案最大振速为6.04 cm/s,超过现场施工最大振速允许值3 cm/s,而优化后的分天窗爆破方案最大振速仅为2.75 cm/s,且能充分利用天窗点,加快施工进度,安全经济高效,同时也可为以后类似工程提供借鉴。     

210m高钢筋陶泥混凝土内衬结构烟囱的爆破拆除

介绍了210m高、内衬为钢筋陶泥混凝土结构的钢筋混凝土烟囱的爆破拆除,该结构韧性好、强度高,预拆除及钻爆施工难度大。重点介绍了烟囱高位切口爆破时,在内衬钻孔施工困难的条件下,采用在筒壁与内衬的保温层上掏水平孔,用水平装药爆破内衬的方法,解决了高位切口内衬钻孔难的问题。爆破取得了良好效果,可为类似工程提供参考。