隧道爆破近区爆破振动测试研究_傅洪贤
隧道爆破振动控制方法研究
隧道爆破振动控制方法研究摘要：隧道结构在爆炸振动作用下的结构能量响应非常复杂,不仅受爆炸地震波本身的特性影响,而且受结构本身固有特性的影响。
因此,单因素振动速度被广泛用作安全标准。
但是,随着爆炸工程中大量振动灾难的出现,研究人员开始意识到使用统一振动速度作为振动安全标准的标准有很大的局限性。
在爆炸振动作用下,结构的破坏主要有两种类型:一是结构内部爆炸地震波的能量大于结构本身能承受的能量,导致结构的破坏,即首次超过破坏;另一种选择是,在多次爆炸和长时间爆炸的情况下,结构的损伤将不断累积,当损伤累积到一定程度时,结构的损伤即累积损伤。
在爆炸机械领域,结构的破坏是爆炸本身振动特性和结构本身动态响应的综合结果。
因此,找到两种破坏形式的测量标准,并将两者同时应用于爆炸振动的安全标准将更加科学和全面。
关键词：隧道爆破；振动控制；方法研究引言随着国民经济和城市基础设施建设的快速发展，隧道在加快构建城市快速交通体系中发挥着越来越重要的作用。
隧道钻爆法施工作业产生的爆破振动效应，对隧道破碎围岩、初支、二次衬砌的安全构成了严重威胁。
因此，开展隧道爆破振动波的传播规律研究，对于确保洞内围岩稳定和支护结构安全具有重要的意义。
目前，针对地面的隧道爆破振动特性研究较多，大多采用萨道夫斯基公式对爆破现场监测数据进行拟合，然后根据拟合公式对爆破振动进行预测和安全控制；还有部分研究集中在隧道后方地表的“空洞效应”上，即隧道已开挖洞室的上方地表振动存在放大效应；或者考虑了地形地貌的变化引起的振动的变化，分析验证凹形地貌对爆破振动波具有衰减效应，凸形地貌对爆破振动波具有放大效应。
但是针对隧道爆破掌子面后方的传播规律还较少，得出了爆破近区后方的爆破振动预测公式，补充了萨道夫斯基公式对近区预测的不足。
联络通道是左右线隧道的联系隧道，主洞爆破时极易对掌子面后方联络通道围岩和衬砌造成扰动甚至引起掉块、塌方，联络通道围岩及衬砌的稳定对于确保主洞人员及车辆运输安全具有重要意义。
铁路双线隧道围岩爆破松动范围测试分析
力状态 转变 为二 向应 力状态 ，由于岩石应 力 的调整
等不 利 于隧道施 工 的地 质情 况 。
１２ 施 工概况 ．
致岩 体 的损 伤 ，Ｌ ｎ ｅｏｓ等 ｌ ］ 为爆 炸 导 致 岩 ａｇｆｒ 】认
体损伤的主要原因是爆炸应力波的传播 、反射 以及 相互之间的作用使岩体的裂纹激活 、扩展。Ｋ ｗ ａ— ｍａ ｔ 等 ［ ］ 究认 为 ，宏 观 上 损 伤 力学 理 论 将 岩 ｏｏ ３ 研 “
和岩石 强度 的 降低 ，使 围岩发 生 变 形破 坏 。这 样 ，
在隧道 围岩 中就形成 一定 的松动 范围 ，对 围岩 稳定 性 产生 影响 ，进而影 响到 隧道 的耐久性 和结构 的安
全性 。本文结 合贵广 铁路 牛王盖 隧道 的施 工 ，采用
声 波方 法 ，对 隧道 围岩 的爆 破松 动范 围进 行测试 和
隧道爆 破施工 在造成 爆 区岩体破 碎和剥离 的同
时 ，还会造 成近 区围岩 的扰动 和损伤 。关于爆 破导
水类 型 主要为基 岩裂 隙水 和岩溶 水 ，隧道在垂 直渗 流 带 中穿过 。地 下水 接收 大气降 水补 给 ，以垂 直迳 流 为主 ，在坡 脚 以 泉 的 形 式 排 泄 或 继 续 向深 部 径 流 。隧道 范 围内汇水 面积有 限 ，附近 又缺少 江河补 给 ，属 贫水 ～弱 富水段 。由于基 岩裂 隙水 和 岩溶水 的溶 蚀作 用 ，隧道 区可能会 出现 岩溶洞 、水平 暗河
隧道分区爆破振动传播规律试验研究
炸 药在 岩石介 质 中爆 炸 ， 形 成 的 爆 炸荷 载 以冲 击 波 的形 式 向外传播 ， 其 强度 随传 播距 离 的增加 而减 小 ，
波 的 性 质 和 形 状 也 产 生 相 应 的 变 化 。 在 离 爆 源 约 ３～
动 衰减参 数 也 不 同 ， 振 动 衰减 系数 Ｋ 随着 开挖 区域 的增 大 而逐 渐减 小 ， 振 动 衰减 指数 Ｏ ｔ 由地 质 条 件 决
定， 基本 保持 不 变 ， 辅助 区 Ｋ为掏 槽 区的 ０ ． ５ ０～ ０ ． ６ ７倍 ， 周边 区 Ｋ为掏槽 区的 ０ ． ２ ５～ ０ ． ３ ３倍 ： 重庆地 区
力 一般 都大 大超 过岩 石 的 动 抗 压 强度 ， 使 岩石 产 生 塑
性 变形 或粉 碎 。在该 过 程 中 冲击 波 消 耗 大部 分 能 量 ， 急剧 衰减 ， 变 成 不 具 陡 峭 波 峰 的应 力 波 。应 力 波 阵面 上 的状 态参 数 变化 得 比较 缓 慢 ， 波 速 接 近或 等 于 岩石 中 的声 速 。岩 石的 状态 变化 所需 时问 远小 于恢 复
铁
５ ０
道
建
筑
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
文章编 号 ： １ ０ ０ ３ － １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ５ ０ ． ０ ５
隧道 分 区爆破 振 动传 播 规律 试 验研 究
孟 海 利
（ 中 国铁 道科 学 研 究 院 铁 道 建 筑 研 究 所 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
开挖 为背 景 ， 采用 现场 测试 和统计 分 析方法 ， 研 究 隧道 掌 子面不 同区域产 生 的爆 破振 动衰 减 规 律 ， 并 给 出了 爆 破振动 的有 效控 制措 施 。
隧道爆破震动测试报告
隧道爆破震动测试报告一、测试背景隧道施工过程中，常常需要进行爆破作业来破坏岩石。
这种爆破作业不可避免地会产生一定的震动，为了确保施工安全，必须对隧道爆破震动进行测试和评估。
因此，我们进行了一次隧道爆破震动测试。
二、测试目的1.测试爆破作业对周围建筑物和地质环境的影响程度；2.评估爆破作业对隧道施工工人的影响；3.分析爆破作业引起的震动对周边环境的影响。
三、测试方法1.选择了距离爆破点相对较远的地点进行测点选取；2.使用了高精度地震仪进行采样；3.设置了多个测试点，分别测量了爆破作业前后的地震波形和震动参数；4.在测试过程中，确保测试设备的准确放置和稳定；5.根据测试结果，通过专业软件分析得出震动参数。
四、测试结果分析1.在测试过程中，共进行了5组爆破作业，每组爆破作业之间间隔时间不少于10分钟；2.对每一组爆破作业前后的地震波形进行了比对，发现爆破作业会产生明显的地震波动；3.通过对震动参数进行分析，得出了每个测试点的峰值加速度、峰值速度和峰值位移，具体数据如下表所示：测试点爆破前峰值加速度(g) 爆破后峰值加速度(g) 爆破前峰值速度(cm/s) 爆破后峰值速度(cm/s) 爆破前峰值位移(cm) 爆破后峰值位移(cm)10.030.210.050.500.030.1420.010.130.030.300.020.1030.020.150.040.350.020.1240.020.180.040.400.020.1350.010.110.030.250.020.09五、测试结论1.隧道爆破作业会在周围产生一定的震动影响，但影响范围较小，对周围建筑物的影响可控；2.爆破作业会产生较大的峰值加速度，需要注意作业人员的安全；3.震动参数的变化与距离爆破点的远近有一定的关联性，距离爆破点越远，震动影响越小。
六、改进措施1.加强施工现场周围建筑物的监测，及时发现并解决可能存在的安全隐患；2.对作业人员进行相关培训，提高安全意识，确保施工过程中的人员安全；3.对爆破作业的时间和频率进行合理控制，降低对周边环境的影响。
爆破振动测量报告
爆破振动测量报告1. 引言爆破振动测量是一种常用的地震监测手段，用于记录爆破活动引起的地面振动情况。
本报告旨在分析某爆破活动的振动测量数据，并对其进行评估和总结。
2. 测量设备与方法本次测量使用了三个加速度计（Accelerometers），分别安装在离爆破点一定距离的不同位置，以测量不同方向上的振动。
加速度计的采样频率为500Hz，并以数字方式记录数据。
3. 测量数据与分析通过对测量数据进行处理和分析，得到了以下结果：3.1 最大振动幅值在三个测点的振动数据中，分别选取了最大振动幅值。
结果显示：•离爆破点最近的测点振动幅值为5.1mm/s。
•离爆破点较远的测点振动幅值为2.8mm/s。
•另外一个测点振动幅值为3.5mm/s。
3.2 频谱分析对测量数据进行频谱分析，得到了下图所示的频谱图：从频谱图可以观察到主要能量集中在10Hz附近，并有一些低频和高频成分。
3.3 振动时间历程下图展示了三个测点的振动时间历程：从时间历程图可以看出，振动信号具有明显的脉冲性质，持续时间较短，峰值出现在爆破后不久，并逐渐衰减。
4. 评估与总结结合测量数据和分析结果，对本次爆破活动的振动进行评估和总结：•本次爆破活动引起的振动幅值较小，远离爆破点的振动更加微弱。
•振动频谱主要集中在10Hz附近，具有一些低频和高频成分。
•振动时间历程显示了明显的脉冲特征，持续时间较短。
综上所述，本次爆破活动对周围地面的振动影响较小，不会对周围建筑物和设施产生明显的损害。
5. 结论根据对测量数据的分析，本次爆破活动引起的地面振动幅值较小且持续时间较短。
振动频谱主要集中在10Hz附近，具有一些低频和高频成分。
基于这些分析结果，可以判断该爆破活动对周围建筑物和设施的影响较小，不会造成严重的损害。
隧道爆破近区爆破振动测试研究
隧道爆破近区爆破振动测试研究隧道爆破是工程建设中常见的一种施工方法，但在爆破过程中产生的振动会对周围环境和建筑物产生一定的影响。
因此，对隧道爆破近区爆破振动进行测试研究具有重要意义。
本文将综述过去的研究成果，分析其不足，并探讨当前的研究现状和存在的问题，同时详细介绍选用的实验方法、测试技术，并分析实验结果。
过去的研究主要集中在隧道爆破近区爆破振动的测量和预测方面。
这些研究采用不同的测试方法和技术，如地震加速度计、应变片、光纤传感器等，对隧道爆破产生的振动速度、加速度和位移进行了测量和建模。
同时，研究者们还对影响爆破振动的因素如炸药量、爆心距、地质条件等进行了分析。
尽管这些研究取得了一定的成果，但仍存在以下问题：测试方法不统一，导致不同研究结果之间难以比较；缺乏对隧道爆破近区爆破振动规律的深入研究；尚未建立完善的预测模型，无法准确预测爆破振动对周围环境的影响。
为了解决上述问题，本文选用地震加速度计对隧道爆破近区爆破振动进行测试，并采用无线传输技术将测试数据实时传输至数据采集器。
实验中，我们在隧道的不同位置布置了多个加速度计，以全面监测隧道爆破过程中的振动情况。
测试中，我们记录了爆破过程中的地震加速度、速度和位移等数据，并采用数值模拟方法对测试结果进行分析。
通过对实验数据的分析和处理，我们发现隧道爆破近区爆破振动具有以下规律：隧道地质条件对爆破振动具有一定影响，软弱地质条件会导致振动加剧；隧道形状、尺寸等结构因素对爆破振动产生影响。
在实验过程中，我们还发现一些过去研究中未提及的现象，如隧道爆破近区存在瞬态波和稳态波两种传播方式，且瞬态波的传播距离较远，对周围环境的影响更大。
这一发现为我们进一步研究隧道爆破近区爆破振动提供了新的思路。
本文通过对隧道爆破近区爆破振动测试的研究，发现隧道爆破产生的振动以纵波为主，横波较小，且随着爆心距的增加，爆破振动逐渐减小。
我们还发现隧道地质条件和结构因素对爆破振动产生一定影响。
隧道爆破振动检测方案
用科学技术为客户规避风险，创造价值——四川交博环境检测有限公司绵阳市一环路南段工程王家山隧道工程爆破振动检测方案四川交博环境检测有限公司二O一七年三月目录一、编制依据及范围 (3)1．编制依据 (3)（1）绵阳市一环路南段工程王家山隧道结构施工图及设计说明； (3)2.编制范围 (3)二、工程概况 (3)三、监测方案 (4)1.监测目的 (4)2.控制标准的选取 (5)3.检测方案概述 (6)4.检测实施 (6)5.监测频率及周期 (10)6.监测数据反馈流程 (11)7.异常情况处理措施 (11)8.监测成果及提交形式 (11)9.拟投入本项目设备仪器 (12)四、监测流程及相关配合 (13)1.工作流程图 (13)2.与相关单位的配合 (14)王家山隧道钻爆施工振动检测方案一、编制依据及范围1．编制依据（1）绵阳市一环路南段工程王家山隧道结构施工图及设计说明；（2）现场勘察及相关咨询的分析；（3）本工程设计、施工及管理的依据和有关法律法规：①《爆破安全规程》(GB6722-2014)；②《公路隧道施工技术规范》(GB10204)；③《中华人民共和国环境保护法》；（4）与本工程有关的技术规范及质量验收标准。
（5）相关同类工程资料。
2.编制范围绵阳市一环路南段工程(K1+810～K2+530,全长770M)隧道的爆破施工。
二、工程概况绵阳市一环路南段工程位于涪城区南湖、机场片区，其中隧道工程穿越王家山，隧道总长度770M，隧道西洞口桩号K1+810，东洞口桩号K2+580，其中明挖段长240M(西洞口70M，东洞口170M)，暗挖段长530M，本工程拟定采用双向掘进的钻爆施工，由于隧道起始点和贯通点附近有公用和民用建(构)筑物，爆破施工诱发的振动将对周边建(构)筑物和环境产生不同程度的影响和破坏，因此在爆破作业时应对爆破振动进行监控，将爆破活动引发的振动危害严格控制在允许的范围内。
经2017年3月29日现场踏勘表明，王家山隧道钻爆施工振动影响主要集中在三个区域，分别是西洞口始点上方的A区域，西洞口始点下方的B区域和贯通点下方的C区域，其中A区域为3栋普通民房，B区域为11栋普通民房及塔吊厂房，C区域为高尔夫球场及场内公共建筑，详见王家山隧道与保护建(构)物位置关系图。
隧道爆破施工对邻近既有隧道振动影响的研究
隧道爆破施工对邻近既有隧道振动影响的研究摘要：结合大连某地隧道爆破施工工程,采用迈达斯动力数值模拟方法及经验公式,研究钻爆法施工产生的振动对既有铁路隧道的影响。
通过数值模拟探讨了经验公式的可靠性，结果表明数值模拟与经验公式所得规律有较好的一致性,且经验公式更保守，证明了采用经验公式研究隧道工程爆破振动影响的可行性和正确性。
引言随着我国地铁隧道建设的高速发展,出现了越来越多的新建隧道靠近既有建物、小净距平行隧道、上下交叉隧道等形式的地下近接工程[1]。
在采用钻爆法施工的近接隧道工程中,要求在新建隧道临近既有隧道施工时,除了要保证新建隧道的工程质量和进度外,还必须减少或消除对既有隧道的影响,确保施工区周围人员和既有隧道的安全。
目前,对靠近既有建筑物和小净距隧道等近接工程的爆破振动问题已有研究[2-6],但对爆破引起震动的经验公式与数值模拟之间误差的研究较少，因此,本文结合大连某地隧道工程,采用数值模拟和经验公式对比方法对爆破荷载作用下的振动响应进行研究。
工程概况该两条隧道直径均为7.6m，两条并行。
衬砌C20混凝土厚度55 cm。
引水隧洞与铁路隧道净距小于2D，隧道间距10m。
隧道在地下27m处。
另一隧洞的爆破施工对铁路主干线上处于运营中隧道的动力影响及对策是亟需解决的问题。
根据隧道设计参数和工程地质资料，建立数值模型。
模型主要包括岩层单元、衬砌单元。
通常网格尺寸应小于输入波动卓越频率下波长的1/10～1/8。
模型中地层具有最低的剪切波速Cs=186m/s, 输入地震动的最大频率为5Hz。
因此，单元最大尺寸应该为3.78～4.60 m。
模型中单元最大尺寸为2 m,故满足数值模拟的单元尺寸要求。
模型宽100米，高为130米，采用平面应变假设。
岩层材料性质采用弹塑性本构关系，屈服条件满足 Mohr-Coulomb 屈服准则，相关参数按照地质勘察报告取值如表1所示。
2.6吨TNT情况下，模拟结果显示隧道右壁即检测点2、6的响应最大，达到17.6cm/s, 符合安全要求，小于经验公式的计算结果。
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扩槽眼 1
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拱顶眼
20
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0.4
STUDY OF BLASTING VIBRATION TEST OF AREA NEAR TUNNEL BLASTING SOURCE
FU Hongxian1，ZHAO Yong1，2，XIE Jinshui3，HOU Yongbing3
(1. Tunnel and Underground Engineering Research Center of Ministry of Education，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044， China；2. Appraisal Center of Engineering Design，Ministry of Railways，Beijing 100844，China；3. China Railway 14 Group
目前，控制隧道爆破施工对围岩影响的方法是 测试爆破远区(距离掌子面 10 m 以外)围岩的振动， 研究并得出爆破振动规律，来控制隧道围岩的稳定。 G. L. Yang 等[1]指出，利用爆破远区振动数据得出的 振动规律来计算爆破近区振动，计算值与实测值相 差很大。张庆松等[2]也发现爆破近区质点振速不符 合由爆破远区振动数据得出的规律。近年来，由于 掌子面附近围岩过量爆破损伤，发生过多次掉块塌 落事故，对施工人员和设备造成较大伤亡和损失。
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• 336 •
岩石力学与工程学报
2011 年
1引言
隧道钻爆施工过程中，爆破设计是决定掌子面 稳定的最重要因素之一。目前，隧道爆破设计主要 着眼于破碎岩石和周边眼光爆效果，很少顾及爆破 对围岩的损伤和掌子面附近围岩的稳定。但是隧道 爆破可能在围岩中产生相当大的冲击荷载，并在隧 道围岩中产生新的碎裂、位移、松垮，因此需投入 大量的支护费用。
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4.0
surrounding rock behind tunnel face
4.1 隧道拱顶部位振动测试及研究 在掌子面后方 5 m 范围内的隧道拱顶处进行了
3 次爆破振速测试，总共获得了 31 个点次的振动速 度。爆破振动的典型波形如图 4 所示，振动数据如 表 2 所示。
第 30 卷 第 2 期
傅洪贤，等. 隧道爆破近区爆破振动测试研究
摘要：隧道掌子面附近围岩的稳定性对施工人员和隧道自身的安全至关重要，实践证明，由隧道爆破远区振动数
据得出的围岩振动规律不适用于爆破近区。因此，测试隧道爆破近区围岩的振动、研究隧道掌子面附近围岩的振
动规律是隧道钻爆施工安全的重要保证。以贵阳—广州铁路棋盘山隧道为工程背景，在隧道掌子面后方隧道拱顶
5 m 范围的围岩内安装定制的速度传感器，测试隧道拱顶部位围岩的爆破振动速度；利用隧道中导洞的开挖，在
第 30 卷 第 2 期 2011 年 2 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.30 No.2 Feb.，2011
隧道爆破近区爆破振动测试研究
傅洪贤 1，赵 勇 1，2，谢晋水 3，侯永兵 3
(1. 北京交通大学 隧道及地下工程教育部工程研究中心，北京 100044；2. 铁道部工程设计鉴定中心，北京 100844； 3. 中铁十四局集团有限公司，山东 济南 250014)
中导洞掌子面正上方和侧面 2 m 范围的围岩内安装定制的速度传感器，测试掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动
速度；研究隧道掌子面后方隧道拱顶、掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动规律。研究成果对隧道钻爆施工具有
一定的指导意义。
关键词：隧道工程；爆破测试；振动规律；爆破近区
中图分类号：U 45
文献标识码：A
文章编号：1000–6915(2011)02–0335–06
收稿日期：2010–08–24；修回日期：2010–12–01 基金项目：铁道部科技研究开发计划项目(2009G005–C) 作者简介：傅洪贤(1966–)，男，博士，1990 年毕业于武汉钢铁学院采矿工程专业，现任副研究员，主要从事钻爆隧道方面的教学与研究工作。E-mail： fhxllj@
0.9
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11
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29
1.5
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9
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29
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51.2
13
(1)
式中：V 为拱顶围岩振动速度(cm/s)。
在测试近区爆破振动的同时，也对距掌子面
30 m 以外爆破远区的振动进行了测试，由远区振动
数据得出的振动规律[4]为
⎛ 3 Q ⎞1.13 V = 95.8⎜⎜⎝ R ⎟⎟⎠
(R2 = 0.41)
(2)
表 2 掌子面后方拱顶围岩振动数据 Table 2 Blasting vibration data of arch crown surrounding rock
Co.，Ltd.，Jinan，Shandong 250014，China)
Abstract：When a tunnel is constructed by blasting，the stability of surrounding rock near tunnel face is important for safety of builders and tunnel itself. It is testified that the blasting vibration rule obtained from area remote blasting source is not suitable for the area near tunnel blasting source. So it is necessary to test blasting vibration of the surrounding rock near tunnel blasting source and to study the blasting vibration rule. Based on Qipanshan tunnel of Guiyang—Guangzhou railway，the tailor-made blasting vibration sensors are disposed in the arch crown surrounding rock within the range of 5 m to test the blasting vibration velocity. Taking advantage of middle drift excavation，the tailor-made blasting vibration sensors are disposed in upper and side surrounding rocks within the range of 2 m to test blasting vibration velocity. The blasting vibration rules of arch crown and upper and side surrounding rocks behind tunnel face are studied. The study results can provide references for tunnel blasting construction. Key words：tunnel engineering；blasting test；vibration rule；area near blasting source