下穿铁路隧道爆破振动分析及控制方法研究*

为了系统研究下穿铁路隧道的爆破振动响应规律及安全控制方法,通过现场实测及数值模拟方法展开分析。首先,根据实测结果得到可以反映爆破振动速度分布特征的回归模型,并基于此得出隧道爆破施工允许的最大单响药量值;其次,采用FLAC3D平台建立三维数值模型,通过现场实验结果对模型的可靠性进行校核;根据数值模拟结果,得到适用于下穿隧道控制爆破施工的安全距离的建议值。研究结果表明:隧道空洞效应对爆破振动传播规律存在一定影响,研究结果可为类似的下穿隧道爆破施工提供1种新的控制方法及控制思路。     

爆破振动效应影响评价及减震措施研究

爆破地震效应是工程爆破产生的主要危害之一,如何保证工程爆破时爆区周围建筑物、基础设施等的安全运行,对爆破的地震效应进行实测和振动效应影响评价是十分必要的.以水电站左岸边坡工程爆破对右岸化工厂的影响为例,根据实测爆破振动速度和爆破振动频率,通过对测试结果线性回归分析,得到不同区域爆破地震波的传播和衰变规律.根据实测结果和数值计算,评价了左岸工程爆破对江右岸化工厂及区内建筑物的振动影响,论述了控制爆破振动强度、减小振动效应的措施.     

边坡受爆破振动损伤及其稳定性分析

为研究露天矿山边坡爆破振动损伤规律,提高矿山边坡安全性,以内蒙古霍林河扎哈淖尔露天矿西帮为研究对象,在工程地质调查基础上,运用理论分析与数学计算相结合的方法,量化爆破荷载对边坡损伤程度,建立边坡爆破振动损伤函数关系式,计算边坡破坏时间,确定最危险区域;同时,运用FLAC3D有限元差分软件建立11个边坡地质模型,模拟分析边坡爆破振动损伤程度,并与理论分析结果进行对比。研究结果表明:边坡损伤程度与爆破距离成反比关系,随爆破作用次数增加,边坡损伤程度呈指数衰减,连续11次爆破后边坡发生破坏,最危险区域距离爆破起始位置150~200 m。     

爆破荷载作用下顺层岩质边坡的损伤特性研究

爆破荷载作用下顺层岩质边坡的损伤控制是边坡工程界的难题,为了探讨顺层边坡爆破荷载作用下的损伤特性,开展4次现场爆破试验,采用超声波技术获取边坡爆破前后不同位置的声速变化,以声速降低率10%作为损伤临界线,完成单、多次爆破作用下坡体损伤特征分析,建立单、多次药量与损伤范围关系式,并利用3DEC软件数值分析边坡损伤破坏发展规律。研究表明:损伤范围随起爆药量的增大而增加,多次爆破作用下,坡体可能出现损伤度的累积,但损伤增量并非线性变化;因数值模拟仅考虑岩层节理,忽略了裂隙的影响,数值分析的损伤范围略小于实测值。     

水下爆破振动及冲击波传播规律数值模拟分析

为了分析研究介质水深度的变化对水下爆破振动波和爆炸冲击波传播衰减规律的影响，采用LS-DYNA软件对不同水深条件下的水下爆破炸礁过程进行了数值模拟分析，通过在数值分析模型中的不同节点位置设置的监测点，得出了在不同水深条件下的爆破振动及冲击波检测数据，结合非线性回归分析方法，得出了可以表征水下爆破振动速度及冲击波强度传播衰减规律的数学模型。经现场测试数据验证，爆破振动速度预测模型的精度为91.75%，冲击波强度的预测精度为87.94%，为水下爆破有害效应的控制提供了依据。     

基于回归分析的隧道爆破振动传播规律研究

为控制隧道爆破振动效应产生的危害,采用回归分析法对爆破振动的传播规律进行研究。首先采用一元线性回归与二元线性回归对爆破振动实测数据进行分析,确定不同影响因素下萨氏公式的相关参数,进而研究隧道爆破振动的传播规律,然后计算不同爆心距对应的爆破最大段药量,最后通过爆破振速峰值分析来判断隧道爆破的安全程度。研究结果表明,该隧道爆破振动危害在控制范围之内,不会对地表建筑物造成影响。     

大前石岭岩堆斜坡坡面爆破振动动力响应特征*

为探究爆破振动作用下岩堆斜坡动力响应特征,防止爆破引起坡面岩堆失稳,构建大前石岭岩堆斜坡爆破振动三维有限元模型,基于实测数据进行数值模拟验证,研究爆破引发的岩堆斜坡坡面位移、速度及加速度在不同方向、坡面位置及用药量下的响应规律。研究结果表明:岩堆体位移、速度及加速度呈波浪状“先快后慢”式衰减;垂直振动最剧烈,隧道轴线和水平方向振动较弱且相差不大;坡面位移、速度、加速度峰值与爆心距呈负相关关系,与药量呈线性增大关系;离爆破掌子面最近的坡面处垂直方向峰值速度最大,应将该点作为爆破振动安全评价关键点,且K,α推荐值分别为30,1.2左右。研究结果有助于深入认识爆破作用下岩堆坡面动力响应特征,为经济、安全施工提供参考。     

大断面高铁隧道掘进爆破振动传播规律研究*

为研究隧道爆破掘进振动规律并合理控制爆破振动危害，对京张高铁大断面南口隧道爆破掘进过程进行实时监测，并对监测结果进行线性回归分析，求得3个监测方向的场地系数K和衰减系数α值以及爆破振动峰值速度衰减回归方程，通过FFT法计算出主振频率和爆破振动波的振动频率范围，利用ANSYS/LS-DYNA对爆破工程进行数值模拟。结果表明:喷锚支护和监测方向对爆破振动衰减回归分析影响较大；主振频率和爆破振动波的振动频率分布范围为50~300 Hz，无需考虑周边建筑共振情况,与周边古建筑和临近隧道的最小安全距离分别为147 m和12 m；数值模拟与实际结果对比发现二者振动峰值略有差别但整体趋势基本相同，证明建立模型的有效性。     

基于有限元强度折减法的露天磷矿高边坡稳定性分析

针对尖山磷矿开采实际情况,利用ANSYS有限元分析软件建立了考虑重力载荷作用的高边坡体稳定性分析数值模型,运用强度折减法折减边坡岩体的黏聚力和内摩擦角,根据计算结果分析尖山磷矿东采区高边坡在重力作用下的稳定情况。结果表明:当折减系数由1.33增加到1.34时,高边坡体的位移、塑性应变发生突变,通过边坡失稳的主要判据判定目前尖山磷矿东采区高边坡的安全系数为1.33,边坡稳定。     

浅埋隧道爆破施工对地表建筑物安 全的 试验和数值分析

以沪昆高铁黄鹤堡隧道工程为研究对象,针对地表建筑物受大跨度浅埋隧道爆破开挖震动影响的情况,采用预裂爆破技术保护地表建筑 物的安全。结合爆破震动监测,并利用FLAC3D进行隧道爆破开挖数值模拟,对隧道地表沉降及建筑物所处位置的质点振动速度进行分析,通过 与现场实测数据进行对比发现:采用预裂爆破技术能够显著降低隧道地表质点最大振速,有效保护地表建筑物安全;隧道围岩等级越高,隧道 地表沉降值越小,地表建筑物越安全;数值模拟监测点质点振动速度与现场实测的质点振动速度变化规律基本一致,振动时间少于1s,水平方 向最大振速约为1.5 cm/s,垂直方向最大振速为1.6~1.7 cm/s,最大振速也比较接近。     

基于MIDAS GTS/NX的文成县某边坡稳定性分析

以文成县某迁建工程边坡为研究对象,对该边坡工程地质概况进行调查,再基于MIDAS GTS/NX软件进行数值模拟,对该边坡在两种工况下的稳定性进行分析,得出在自然工况下边坡处于稳定状态,在降雨工况下边坡处于欠稳定状态的结论。根据结论对边坡采取预应力锚索措施加固,再对加固后的边坡模型进行相同条件下的数值模拟,模拟结果表明,加固后的边坡达到永久边坡设计要求。     

边坡爆破高度对边坡稳定性的影响

为了解爆破后由急倾斜且具有水平裂隙发育岩体组成的边坡稳定性及其内部破坏规律,最终总结出爆破高度对边坡稳定性的影响特征,使用基于颗粒流理论的PFC3D进行该工况模拟。利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟非连续和连续性的岩体构造形式,以对实际的岩体中岩块和裂隙发育进行模拟。针对存在该类型构造发育边坡的实际工况,设置了13个爆破点的6个爆破方案进行模拟。研究了模拟结果表现出的边坡内部裂隙和位移随爆破高度的变化规律。其表明了对于同时起爆各爆破点而言,爆破高度越高爆破后边坡越稳定的结论,并分析了出现该现象的原因。说明了结论的普适性,同时该边坡实际的爆破情况也支持了该结论。     

穿越煤层段隧道爆破振动对围岩稳定性影响研究

为了研究穿越煤层段隧道爆破振动对围岩稳定性的影响,以滇黔省界毕镇高速公路某隧道为工程背景,运用现场实测、数值模拟及理论分析相结合的方法,探讨不同煤层厚度、砂岩顶板不同厚度条件下隧道爆破引起的围岩振动特性。研究结果表明:随着煤层厚度减小,振速峰值呈加速增加趋势,随着砂岩顶板厚度增加,振速峰值呈加速减小趋势;在各模拟工况中,工作面位置处振速峰值最大,工作面后方的振速峰值随距离变化呈先急剧减小后衰减趋于平缓的趋势;隧道不同位置受爆破振动影响各异,其中拱顶部位受爆破振动影响最显著,振速明显高于其他部位,拱肩部位次之,拱腰部位振速受到的影响最小。将数值模拟、现场监测及岩石动力学理论3种方法得出的振速对比分析,提出该隧道爆破施工安全振速标准。     

基坑开挖爆破下邻近管道振动速度安全阈值研究

结合武汉轨道交通光谷广场综合体深基坑开挖爆破工程,建立LS-DYNA有限元模型,分析了爆破作用下邻近污水管道的动力响应规律和振动速度安全阈值;并根据弹性波场论分析P波斜入射和垂直入射产生的拉应力,由极限拉应力准则建立管道爆破振动速度安全阈值计算模型。结果表明:管道迎爆侧的爆破质点位移和振速均大于背爆侧,管道上入射角为0~40°的部分为易破坏区域,管道正上方的地表振速约为埋地管道最大振速的0.75倍;并最终确定管道正上方的地表振速安全阈值为10 cm/s;基于数值模拟得出的振动速度安全阈值大于理论分析得出的结果,因此在进行相似工程的设计研究时,不建议采用单一方法分析出结果,以便为实际工程安全施工提供更切实的指导。     

大跨度公路隧道洞口段爆破对高边坡安全影响研究

为研究大断面公路隧道洞口段爆破开挖对边坡稳定性的影响，以某公路隧道洞口段工程为研究背景，基于Abaqus有限元软件，建立隧道—边坡三维数值计算模型，研究隧道洞口段爆破开挖对两侧高边坡安全性的影响，并分析砂浆锚杆对边坡的加固效果。结果表明:隧道洞口段爆破开挖施工时边坡坡脚处围岩振速最大，爆破对边坡水平振速影响较竖向振速及轴向振速更为显著，爆破时应控制坡脚及坡肩的水平振速；边坡坡面最大振速出现在洞口边坡坡面与仰坡坡面交线位置，边坡坡面与仰坡坡面交线上顶点为坡肩振速最危险的特征点，下端点为坡面振速最危险的特征点；增加锚杆长度对边坡水平位移的控制效果较竖向位移更为显著，锚杆长度宜取14 m。研究结果可为类似工程提供理论借鉴。     

某滑坡事故的诱因分析

从爆破地震安全距离、爆破振动速度及对边坡的影响、空气冲击波安全距离等角度对某滑坡事故的诱因进行分析,得出爆破过程对事故有一定的影响作用,认为事故的产生是边坡开挖、爆破及大降暴雨综合作用的结果。     

露天矿爆破地震波作用下框架建筑的动力响应

为研究露天矿爆破地震波作用下框架建筑的动力响应,开展了现场试验和数值模拟研究.试验测得爆破地震波参数和框架结构主体、砌体填充墙的固有频率及其动力响应;采用ANSYS程序计算出框架结构主体和砌体填充墙的固有频率,并分析了模型在爆破地震波作用下的动力响应.结果表明,填充墙体的固有频率高于建筑主体的固有频率,且接近于爆破地震波的输入频率,数值模拟计算的固有频率与现场测试结果一致;填充墙体的振动速度高于建筑主体的振动速度.虽然爆破地震波地表振动速率满足《爆破安全规程》,但框架结构主体和砌体填充墙固有频率的差异和频繁爆破震动使得砌体填充墙与梁、柱连接处产生裂缝.因此,评估露天矿周边框架建筑的振动安全性时,应考虑建筑的动力特性和露天矿爆破的特殊性.     

爆破振动对地表残余变形及建筑物影响研究——以云盖山煤矿二矿为例

为研究爆破振动对老采空区上方地表残余变形及建筑物的影响,以云盖山煤矿二矿猴车巷掘进爆破为例,采用经验公式计算爆破安全允许距离,并建立ANSYS-LS-DYNA数值模型。引入爆破振动下残余下沉系数概念。用概率积分法,分析地表残余变形。结果表明,爆破安全允许距离的经验公式计算结果与数值模拟结果基本吻合。猴车巷的爆破活动影响了老采空区的稳定性,使地表残余变形加速。     

某滑坡事故的诱因分析

从爆破地震安全距离、爆破振动速度及对边坡的影响、空气冲击波安全距离等角度对某滑坡事故的诱因进行分析,得出皮过程对事故有一定的影响作用,认为事故的产生是边坡开挖、爆破及大降暴雨综合作用的结果。     

考虑岩体损伤的爆破振动速度衰减多元非线性模型

为准确预测爆破振动的衰减规律，控制爆破振动的影响,分析了现有的几种具有代表性的爆破振动预测经验公式的不足;在此基础上，引入岩体累计损伤对爆破振动效应的影响，经过无量纲分析，建立了岩体累计损伤下爆破振动衰减规律的多元非线性数学模型;根据实际工程的监测数据，用1stOpt 软件进行了多元非线性回归分析。结果表明:所提出的多元非线性回归公式预测精度高于传统的预测公式，能为同类露天爆破工程提供科学的指导。