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。     

爆破地震作用下结构的损伤及动力响应分析

针对建筑结构爆破地震响应研究中材料模型和结构模型过于简化的问题,采用已建立的岩石类材料的正交各向异性动力损伤本构模型,将其编制成动力有限元软件LS—DYNA的用户自定义子程序,模拟计算一个二层两跨典型砌体结构在不同爆破地震波作用下的动力响应．并分析了爆破地震波三要素对建筑结构的损伤及动力响应的影响,结果表明：地震波幅值的增加,可明显加剧结构的损伤,损伤可大幅增加结构应变响应;结构存在一个危险的频率段,并且这个频率段应在结构高阶振动模态对应的频率中;结构的损伤和动力响应还与震动波形有密切关系;当结构受迫震动阶段产生损伤时,爆破地震波持续时间对结构响应影响就很大。     

基于实测爆破地震波下的铁路特大桥桥墩动力影响研究

为研究爆破地震波下大跨度桥梁结构的动力学响应问题,以黑岱沟露天矿附近的酸刺沟大桥为背景,对其爆破振动下桥墩进行了振动监测,建立该桥单墩的数值计算模型,应用ANSYS和LS-DYNA软件对桥墩结构自振特性和动力响应进行了数值模拟. 研究结果表明:在输入爆破地震波主频范围为2～5 Hz时,2 Hz爆破地震波对应桥墩响应最明显,地震波峰值振速达到8.71 cm/s时桥墩出现损伤,损伤位置为墩身空心壁偏底部,保证桥墩安全的比例距离为5.79.      

宽大建(构)筑物爆破拆除塌落触地振动速度预测模型

建(构)筑物爆破拆除工程中,倒塌的钢筋混凝土结构以较高的速度冲击地面时将诱发地震波,对地震波的振动强度进行预测是分析拆除工程对周边环境影响程度并确定控制措施的前提.基于土体在强冲击作用下的塑性变形特征,碰撞过程的动量守恒理论和量纲分析法,构建了触地接触面较宽的塌落振动预测模型.通过工程案例对计算模型的有效性进行了验证....     

某铁矿露天爆破振动对邻近尾矿坝稳定性影响研究

为研究某铁矿露天爆破振动对尾矿库稳定性的影响,在尾矿坝对其露天开采爆破作业进行爆破振动监测与试验,统计分析爆破振动的主频和质点振动峰值速度,基于萨道夫斯基公式对露天开采爆破最大允许药量与安全距离进行预测,最后对尾矿库进行爆破振动液化分析。结果表明:振速控制标准在0.1～0.5 cm/s范围内,同一振速控制标准时最小安全距离随着齐爆药量的增加而增大,振速控制标准越大,当齐爆药量增加时最小安全距离增幅越小;经过振动荷载作用后,坝体内部无液化区域,浸润线基本保持不变。通过掌握药量和距离控制爆破振动对尾矿坝稳定性的影响,为控制与优化爆破施工参数提供依据。     

P波作用下机场跑道的爆破安全振动速度研究

结合湖北省首例下穿机场跑道隧道钻爆法开挖工程背景,基于理论解析、数值模拟与现场监测相结合的研究方法,分析了下穿隧道爆破产生的入射P波对混凝土跑道的作用机理,研究了机场跑道的隧道爆破振动安全判据.结果表明:下穿跑道隧道爆破振动作用下,岩石与混凝土跑道交界面以拉伸破坏为主;随着入射P波入射角的增大,机场跑道的爆破安全振动速度呈现先增大后减小的趋势,其最小值出现在入射角为零时(即垂直入射的情况),表明爆破地震波垂直入射时机场跑道最容易发生破坏;基于机场跑道的重要性,选取1.7为重要性修正系数,依据爆破地震波以不同角度入射时确定的爆破安全振动速度,得到修正后的爆破安全振动速度在3.67~7.91 cm/s之间;与数值模拟和回归分析结果相比,由于应力波理论分析忽略了材料塑性变形的影响,其计算分析得到的爆破安全振动速度更小,具有更高的安全储备.     

小水池中水下爆炸地震波测试与分析

水下爆炸引起的振动会波及附近建筑物,是爆破安全必须考虑的问题。采用UBOX-5016型爆破震动记录仪对某一小水池中炸药爆炸产生的振动效应进行了测试和分析,并对所测波形进行频谱分析,得到该水下爆炸地震波的主震频率在12~60Hz,大于建(构)筑物的固有频率(几赫兹至十几赫兹),当建(构)筑物固有频率同爆破振动频率接近时,将会产生共振效应,较小的振动也会产生较大的破坏,因此,测试过程不会对火工楼造成太大的影响。研究结果对类似的新建实验室及相关工程实践具有较大的参考价值。     

评价砌体结构爆破振动破坏效应的突变级数法

为了研究爆破振动对砌体结构破坏效应的评价与预测问题,提出基于突变级数法的方案。考虑爆破振动、建筑施工、砌体结构和建设场地等4个方面的属性,选用振幅、主频率、主频率持时、施工质量、灰缝强度、圈梁构造柱、房屋高度、屋盖形式、砖墙面积率以及场地条件等10个参数,建立了砌体结构爆破振动破坏效应评价的递阶层次指标体系;选用28组现场实测数据作为训练样本,建立突变级数判据,从而建立了砌体结构爆破振动破坏效应评价和预测的突变级数法;选用24组现场实测数据作为测试样本,以检验模型的可行性和可靠性。研究表明,突变级数法的评价结果与实际情况吻合,其中,12组测试样本的评价结果与模糊神经网络、Fisher判别分析法和支持向量机法等的评价结果一致。     

煤矿深孔爆破地震波传播规律与能量分析

通过现场爆破振动监测,获得了煤矿综采面硬岩段深孔松动爆破地震波的衰减规律;采用sym5小波基对典型振动信号进行分解,研究爆破地震波的能量分布特征。结果表明:深孔松动爆破振动的持续时间为150 ms左右,振动速度三方向分量中径向分量最大;主振频率分布在40~60 Hz,能量主要集中在30~65 Hz的频带范围,存在强烈爆破振动造成岩石崩落对管线设备造成危害的可能。根据衰减规律,得到深孔爆破的单段最大允许药量,提出施工时控制单段最大药量和加强爆破炮孔周围防护,保证了施工安全。     

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。     

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.     

爆破地震效应对环境影响的研究

在爆破时所产生的爆破地震波、空气冲击波和飞石是破坏矿山周围环境的三大公害。对露天矿来说,以爆破地震波的危害性最大。 为了合理地控制爆破地震效应,并为爆破设计提供一套计算爆破振动安全参数的公式,冶金部1979年下达了这个研究课题。 从1979年开始,课题组先后在首钢矿山公司所属东采、南采、大石河等九个露天矿,河     

爆破振动引起民事纠纷事件的调研与处理

近年来,爆破行业不断发展,涉入的地区也越来越宽泛,但是我们不得不清醒的看出,随着爆破业务的不断拓展,所带来的负面问题也在与日俱增。实施爆破所产生的振动影响势必会掀起波浪,随后一系列的民事纠纷就会纷沓而至。本文主要就六枝特区牛场乡二维地震资料采集项目地震勘探和大方县永贵建材水泥厂项目、润丰化工硫酸厂项目场平基础工程在实施爆破作业时,所产生的振动影响进行调研分析,最后提出科学合理解决民事纠纷的可行性方案。     

普通民房在爆破地震波作用下的振动破坏分析

爆破地震波作用于房屋结构体所产生的连续拉扭及超载作用将造成房屋墙面抹灰脱落,结构体裂缝开裂延伸等现象。在各振动物理量中,振动速度中的径向振动分量持续时间长,主频低且接近于房屋结构体自振频率,且楼体高层处径向振动速度分量相对于低楼层的有明显放大,放大系数β＝1．5,经分析认为爆破地震波中的径向速度分量在结构物破坏中有一个主要的因素,通过长期的爆破震动时结构物振动响应数据采集结构体裂缝现象观测,提出了适宜某场区实际特征的普通民房结构体的容许振动速度标准u=2cm/s。     

行波效应对大跨度连续刚构桥地震反应的影响

利用大型结构分析程序ANSYS/TRANSIENT,对地震波三向正交分量独立作用和联合作用下连续刚构桥的地震反应的行波效应进行了时程分析的数值模拟,分析了连续刚构桥在各向振动分量的作用,以及各向振动不同相位差的行波效应,对其地震反应的一般影响规律进行了讨论.结果表明:在地震波的各单向行波效应和三向正交行波效应时,结构的内力均有不同程度的增大,而结构的位移却呈现减少的趋势,结构的振动周期延长.     

露天矿微差爆破振动对多层建筑的影响

基于十堰市高家沟堰口采石场爆破开挖工程现场试验,对矿山附近一栋多层建筑物进行爆破振动监测,分析了该建筑物不同楼层的振动速度及谐波频率的变化规律。结果表明:爆破远区的多层建筑物受爆破振动影响时,垂直方向振动速度随着楼层高度的增加而变大,水平方向振动速度随着楼层高度的增加而变小;爆破振动产生的谐波频率丰富,较高楼层谐波频率分布范围小于较低楼层且更接近建筑物的固有频率。     

爆破地震波引起远场拱坝振动的数值模拟

针对在爆破地震波数值模拟中,存在毫米级网格尺寸将导致模型网格数量巨大而无法计算的问题,采用等效爆破荷载法,避开传统方法中对炮孔形状的模拟,忽略对近场范围内结构的精确模拟,在保证振速峰值精度基础上适当增大网格尺寸,实现对爆破地震波引起处于爆破远场拱坝振动的数值模拟.最终,坝体振速峰值与实测值对比表明,二者符合较好,满足大坝爆破振动安全控制标准,可以作为类似工程爆破振动数值模拟的参考.     

爆破震动对建构物的影响研究

为研究爆破地震对爆区附近建构物的影响,以贵州某土石方爆破工程为背景,实测了爆破振动速度和爆破振动主频率。经理论分析:得到了爆破垂直震动速度与最大段药量的关系,并用以指导爆破设计,保证了爆区附近建构物的安全;同时爆破振动主频率30～50Hz,远高于建构物的自振频率,不会产生共振现象。     

地铁下穿既有铁路桥的爆破动力响应分析

以大连地铁2号线208标马湾区间浅埋暗挖隧道下穿魏台桥特殊地段为研究对象,通过三维有限元程序仿真模拟以及工程现场动态监测对比,研究爆破振动对既有构筑物的动力响应问题。研究结果表明:爆破地震波振动速度峰值在距爆源较近区域的衰减速度远大于爆源远区,同时沿深度方向的衰减速度大于水平方向;爆破地震波在构筑物中会出现两次或多次峰值振速,说明爆破冲击波具有强烈的多次反射性,对结构的破坏性也较大;不同深度处的监测点其振速达到峰值的时间和峰值大小均不同,越靠近爆源,受扰动的峰值越大,时间越短;近距离爆破会对既有隧道衬砌安全性产生很大影响,在既有隧道衬砌迎爆侧拱腰部位为薄弱区。     

爆破地震波的频率特性

本文通过大量分析,认识爆破地震波的振动幅值与频率组成的衰减规律、频率在降震中的作用,及其作为爆破振动的安全判据。