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。     

爆区附近岩土质点振动的测试与分析

工程爆破中一般用质点振速作为衡量爆破震动强度的参数，并按质点振动公式来进行计算，但这样往往不能全面地反映爆破震动所产生的破坏作用。本在对台阶微差爆破震动测试的基础上，通过回归分析，得到了爆区附近不同位置的振速衰减规律及适用于砂质泥岩和砂质页岩等均质岩体的频率特性，同时提出了爆破震动在边坡坡缘处的振速放大效应以及频率的调制作用，并对产生的原因做出了相应的分析。     

隧道爆破开挖对邻近隧道安全影响的数值分析

新建隧道爆破开挖有可能引起邻近既有隧道的损伤。以湖南益阳亮轩公隧道为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了邻近隧道爆破对既有隧道的影响,分析了最大段装药量对隧道迎爆面震动速度的影响,模拟了最大段装药量为6 kg、24 kg、96 kg时迎爆侧的震动速度。结果表明,震动速度随最大段药量增加而增大,但增速趋于平缓。当最大段装药量为270 kg时,爆破效率最高。最后提出了一些控制爆破震动的措施。     

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。     

新建隧道爆破对临近隧道振动特性的影响研究

为保证既有杭深铁路在临近隧道爆破施工时的安全运营,考虑既有运营隧道衬砌的支护作用,结合现场监测和数值模拟的方法,研究既有运营隧道衬砌在临近新建隧道爆破动力荷载作用下的振动特性及应力分布特征,采用FLAC3D数值模拟隧道爆破对既有运营隧道的影响,同时简要评估现场所用爆破方案的安全性,并给出相应的控爆措施。结果表明:新建隧道爆破施工时,既有运营隧道衬砌迎爆侧拱腰处的振速相对拱脚处较大,且拱腰处径向振速较大;新建隧道工作面后方已成洞区对应的既有运营隧道衬砌振速相对未成洞区较大;爆破荷载作用下运营隧道拱腰处衬砌应力值最大;爆破会对运行中的列车产生影响,应减小开挖进尺或选择在列车停运时段施工。     

隧道爆破振动影响因素的灰色关联分析

为优化隧道爆破方案,降低爆破振动危害,采用灰色关联分析法(GRA)对爆破振动的影响因素进行分析。首先确定振动速度、主振频率和振动持续时间作为系统特征变量,确定总药量、最大段药量、掏槽孔最大段药量、雷管段数、爆心距、最小延期间隔时间、临空面数等作为相关因素变量;再结合厦门某隧道爆破实测数据,进行灰色关联计算;然后对计算结果进行排序和优势分析,得到爆破振动影响因素的主次顺序,其中准优因素为爆心距,可控准优因素为雷管段数和掏槽眼最大段药量;最后对隧道爆破参数进行优化,测点爆破振速由1.2 cm/s减小到0.74 cm/s,降振率达38.3%。结果表明,采用GRA确定爆破振动主要影响因素,为有效控制爆破振动提供理论依据。     

地下储库掘进爆破地表震动角度效应分析

为确定地下工程爆破掘进对地表建筑震动影响,采用TC-4850型爆破测振仪对地表周围建筑物进行实时监测。通过对振动速度监测数据与爆源距以及装药量之间的关系进行分析,研究地表振动特性及变化规律。研究结果表明:掌子面掘进前方地表振速监测数据进行拟合,相关性较好,而掘进后方则相关性较差;爆源距与掌子面在水平面投影夹角越小,监测数据相关性较强,而该夹角越大监测数据相关性较差;在掌子面后方,爆源距在水平面投影越是接近于垂直掌子面,地表振速越高,具有放大效应。     

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。     

基于小波包分析的爆破振动危害评价初探

结合振动主频的质点振速判据是对单一质点振速判据的补充和完善.但该判据的振动主频是通过FFT变换的频谱分析的方法获得的,不能体现爆破振动波形的多主振频带特征,而且由于方法本身的局限性使得主振频率发生的时间段不能确定.小波包分析法则克服了FFT频谱分析的局限,有效地分解和重构原始信号中的细节信号,并将其作为评价不同频率细节信号的爆破振动危害效果的基础.本文针对爆破振动的小波包分析法进行了研究,对各小波包细节信号加载条件下的不同危害效果进行了讨论,得到了相应的质点振速判据,并将该方法所得到的判据与FFT变换的频谱分析方法所得到的判据进行了对比.结果表明,基于小波包分析法的质点振速判据更加符合爆破振动危害的真实情况.     

基于SPH-FEM耦合法的含缺陷输气管道爆炸冲击响应研究

针对大口径埋地输气管道发生物理爆炸对并行含体积缺陷邻管的冲击行为,利用LS-DYNA和LS-PREPOST有限元软件建立基于光滑粒子流体动力学-有限单元法的管-土-炸药耦合模型,分析不同缺陷深度、不同缺陷表面积、不同缺陷位置和不同爆心距下邻管的动力响应;基于爆腔预估公式和峰值振速经验公式,验证了所建耦合模型的可靠性,并通过设计算例开展多工况分析。研究结果表明:迎爆面上的缺陷处为动力响应的热点区域,最大响应特征值（应力、位移与振速）位于缺陷中心处,随缺陷深度的增加或管间距的减小特征值增速由平缓到急剧;相比缺陷位置和表面尺寸对管道的扰动程度,缺陷深度和爆心距对管道的动力响应影响较大;在本研究的条件下,建议埋地并行输气管道的安全间距不应小于5.16 m,且腐蚀深度不大于管道壁厚的0.633 6倍。研究结果可为埋地输气管道极端灾害下的风险评估提供技术支撑,为并行管道可能的抗爆隔爆设计提供模拟数据支持。     

爆破对矿岩损伤规律试验研究

岩体在爆破载荷作用下的损伤程度和损伤范围是影响矿山工程安全的关键问题之一。采用超声波测试和岩石压缩试验方法,从爆破前后岩体平均波速和岩石平均抗压强度两个方面研究了白云岩岩体的爆破损伤。结果表明:装填药量为4.5 kg的乳化炸药爆破,岩体受爆破损伤的影响范围不大于8 m;且岩体平均波速和岩石抗压强度均随爆源距离增大而增大,即岩体损伤随爆源距离减小而增大;岩体平均波速和岩石抗压强度减小幅度均随爆源距离的减小而增大,即到爆源的距离越小,岩体损伤的增量越大。     

爆破工程中电爆网络拒爆事故分析及对策

爆破作业在各类工程项目中的应用越来越广泛,尽管爆破技术经历了较长时间的发展,但在爆破作业中的各类事故仍常有发生,其中拒爆事故不但令爆破技术人员非常棘手,也给处理拒爆事故的作业人员带来人身安全方面的威胁。应用安全系统工程的主要方法——事故树分析(FTA),对爆破工程中常用的电爆网络进行了分析。通过定性分析,求出了树的最小割集、最小径集及基本事件的结构重要度系数;通过拒爆事故影响因素的分析,计算出了拒爆事故发生的概率,并相应提出了降低拒爆事故发生概率的措施。     

青岛地铁超浅埋段爆破振动监测数据特征研究

为了更好地掌握超浅隧道爆破振动规律,以青岛地铁太延区间超浅埋隧道爆破振动为例进行了研究。在地表7层建筑物各层相同位置布置测振仪对爆破振速进行实时全面监测,通过对掏槽眼、辅助眼、周边眼爆破时单段最大起爆药量与实测振速关系的回归拟合,发现此隧道的爆破振动规律并不符合一般埋深隧道适用的萨道夫斯基公式,据此提出了临空自由面影响系数,得到了萨道夫斯基计算公式的修正拟合系数。修正后的萨道夫斯基公式可更好地反映3类炮眼爆破的实际振速衰减规律,该规律可为城市地铁类似隧道的爆破施工提供参考依据。     

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。     

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。     

定向致裂爆破法在煤矿瓦斯抽放中的应用研究

通过对定向致裂爆破机理的分析和研究,推导出了切缝管装药的爆破参数。经现场应用证明,这种爆破方法可以在煤层中产生定向裂隙,达到提高瓦斯抽放率的目的,对预防爆矿瓦斯爆,保证安全生产具有指导意义。     

灰色关联分析在降低爆破地震效应中的应用

灰色关联分析方法可对各影响因素重要程度进行量化比较,为降低爆破地震效应提供依据.首先对灰色关联分析的原理和灰色关联矩阵的计算进行分析,然后以岩体完整性系数为标准,将爆破地震波传播途径的地质条件进行量化并分为5类,以距离、总药量、单段最大药量、段数、微差延时、爆破方向、高程差、地质条件为相关因素变量,以峰值振速、主振频率、持续时间为系统特征变量,并从爆破试验结果中选取9组数据作为分析样本进行灰色关联矩阵计算.结果表明, 影响爆破地震效应因素的主次顺序为距离、单段最大药量、总药量、微差延时、爆破方向、高程差、段数、地质条件,距离和单段最大药量起决定性作用.依据研究结果提出了降低单段最大药量、选择合适微差延时、调整爆破方向和改变地质条件4项降低峰值振速的措施.在爆破验证试验中采取了降低单段最大药量,调整爆破方向和改变地质条件3项措施.测试结果表明, 采取措施后监测点A点和B点的峰值振速分别降低了12.16%和15.15%,主振频率和持续时间略微减小,降振措施是有效的.     

群孔爆扩中的安全问题

探索提高深孔药壶爆破中群孔爆扩安全的技术途径，根据深孔药壳爆破中存在的主要安全隐患，结合技术分析和现场实践进行分析。从设计和施工两方面提出了群孔爆破扩最小爆扩安全间距的校核方法和施工技术措施。对减少壶腔坍塌，贯通及其他事故隐患，提高群孔药壳爆扩施工中的安全性具有重要意义。     

隧道爆破震动对新喷混凝土的累积损伤计算

为减少隧道爆破震动对初衬喷射混凝土的损伤,通过现场质点震速监测和信号分析,根据爆破动力学理论,探讨混凝土龄期对累积损伤的影响。综合考虑质点震速、初始损伤、混凝土强度和龄期等因素,提出单次爆破对混凝土的损伤增量及多次爆破对混凝土的累积损伤的计算方法。研究结果表明:混凝土的破坏是一个损伤的累积过程,单次爆破的损伤增量超过增量阈值并不一定造成材料的破坏;在混凝土中掺入早强剂有显著减震效果。将该方法应用于工程实例,提出新喷混凝土的爆破安全准则。     

大孤山铁矿边坡爆破损伤分区研究

露天矿生产爆破,特别是靠帮爆破在边坡中形成的爆破损伤区对其稳定性具有很大的影响。本文针对大孤山铁矿露天爆破开采的实际情况,建立了极限平衡数值分析模型及峰值速度衰减公式。利用数值分析软件Geoslope对边坡靠帮爆破过程中岩体损伤范围进行了研究,主要分析了在爆破-200--212m水平时,爆破震动对边坡岩体的影响,并利用萨道夫斯基公式和PPV安全判据对爆区周围岩体损伤范围进行了计算。结果表明距离炮孔6.2m以内范围为完全破碎区,6.2-12.4m为岩体重度损伤区,12.4-19.7m为轻微损伤区。数值分析表明距爆源同一距离的岩体质点峰值速度随深度的增加而减小,爆破区周围震动波速成漏斗形分布,同实际爆破情况吻合。