隧道爆破施工对邻近既有隧道振动影响的研究
新建隧道爆破施工引起既有隧道动力响应及控制技术研究
新建隧道爆破施工引起既有隧道动力响应及控制技术研究近年来,我国西部地区基础设施建设速度明显加快。
西部地区的地形地貌限制给公路、铁路的选线带来困难,不可避免会出现大量新建隧道与既有交通线复杂交叉的情况。
在中国,95%的山岭隧道采用钻爆法施工。
爆破施工,尤其当爆破装药量大、围岩条件差以及既有建筑物比较重要时,引起的爆破震动效应问题不可忽视,对爆破振动的控制要求更为严格。
因此,研究新建隧道爆破施工引起既有交通线的动力响应规律及其控制措施,具有十分重要的意义。
本文以新嘎拉山公路隧道近接既有嘎拉山隧道为背景,通过数值模拟和现场测试等方法,较为系统深入地研究了新建隧道爆破施工对依托工程的影响及其控制措施。
本文主要研究内容和成果如下：1)总结了目前国内外学者研究隧道爆破动力响应所取得的理论研究成果以及积累的工程实践经验,对国内外爆破安全的控制标准进行了对比,就振动速度作为爆破振动安全判据的合理性进行了探讨。
2)详细介绍了LS-DYNA处理高速碰撞、爆炸等复杂动力学问题的优势,并描述了流固耦合算法进行隧道爆破模拟的分析过程,建立了与实际工程相应的三维有限元模型,对不同围岩地段爆破方案进行了数值模拟。
得到了不同爆破方案下既有隧道二次衬砌上的振速峰值,并与现场爆破振动测试结果进行了对比。
为确保施工安全,调整爆破方案提供一定的依据。
3)通过数值模拟得到了爆破荷载作用下既有隧道二次衬砌和新建隧道初期支护上的振速分布规律,最大振速时程曲线以及位移变化云图；进一步模拟了不同装药量和净距等条件下引起既有隧道二次衬砌上的最大振速。
4)模拟了新建隧道采用不同毫秒间隔延时爆破引起既有隧道二次衬砌的动力响应。
得到了不同微差间隔时间下二次衬砌上的最大振速时程曲线,结果证明当药包起爆间隔大于某一定值后,能够在时间上错开不同药包爆破引起的振速峰值,从而起到良好的减震效果。
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。
邻近建筑城市隧道爆破振动影响规律研究
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.04.046邻近建筑城市隧道爆破振动影响规律研究严 伟 1，费 虎2，杨侨伟2（1. 四川公路桥梁建设集团有限公司公路三分公司，四川 成都 610200；2. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031）摘要：为探明火凤山隧道加宽段爆破开挖对邻近建筑和先行洞的影响，本文通过有限差分软件FLAC 3D 对火凤山隧道左线20m 加宽段进行爆破模拟计算，研究了爆破振动在工程区的传播规律、爆破对小净距隧道影响以及爆破对地表建筑的影响。
关键词：道路工程；爆破振动；数值模拟；峰值振动速度；隧道 中图分类号：U455.6文献标识码：A文章编号：1673-6478（2023）04-0222-06Study on Influence Law of Blasting Vibration of Urban Tunnel Adjacent to BuildingYAN Wei 1, FEI Hu 2, YANG Qiaowei 2(1. Sichuan Road & Bridge(Group)Co., Ltd., Highway Third Branch, Chengdu Sichuan 610200, China; 2. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering of Ministry of Education, Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan 610031, China)Abstract: In order to find out the influence of blasting excavation on the adjacent buildings and the first hole in the widening section of Huofengshan Tunnel, the finite difference software FLAC 3D was used to simulate the blasting simulation of the 20m widening section of the left line of Huofengshan Tunnel. The propagation law of blasting vibration in the engineering area, the influence of blasting on the small spacing tunnel and the influence of blasting on the surface building were studied.Key words: road engineering; blasting vibration; numerical simulation; peak particle velocity; tunnel 0 引言随着西部山区公路交通建设的推进，隧道邻近既有建筑物的现象逐渐增多。
隧道爆破震动对既有构筑物影响分析与研究
隧道爆破震动对既有构筑物影响分析与研究摘要：爆破震动是爆破的主要危害之一，在爆破地震波的作用下，建筑物结构内部都可能会产生连续拉扭及超载作用，从而可能造成房屋墙面抹灰脱落、结构体裂缝开裂或延伸等现象。
为保证工程爆破时周围建筑物的安全，有必要对爆破的振动效应进行实测和控制，从爆破地震的特殊性出发，考虑主频率，持续时间对建筑物的影响。
从而确保周围建筑物的安全。
关键词：爆破震动；地震效应；主振频率；持续时间隧道内部进行爆破时，一部分能量引起炸药周围岩土体的扰动，并以波的形式向外传播。
由爆破源释放出来的震动波传到地面后引起地面运动，这种地面运动会对地表构筑物产生一定的影响甚至破坏，这就要求在实施爆破掘进时，应全面考虑爆破震动产生的影响。
而爆破震动所引起地面运动可以用地面上质点的加速度、速度或位移的时间函数来表示。
对于爆破地震控制的研究重点是控制爆破震动最大速度或最大加速度，确定爆破震动的传播规律，这个规律可用来预测地表震动强度与爆心距、装药量大小之间的关系，从而可确定爆破地震的安全距离，达到对现有构筑物的安全保障。
1. 工程概况烧锅隧道位于承德市双滦区烧锅村滦河电厂的山丘地段。
烧锅隧道采用分离式双洞，其中左幅隧道全长1075m，右幅隧道全长1185m。
隧道按高速公路双向四车道设计，洞区地面标高为370m-460m，进口段山体坡面向东北倾斜，坡度整体约为45%，地形较为陡峭；出口段，上体坡面向西倾斜，坡度整体约为25%，地形较为舒缓，在地貌上场地属于丘陵地带。
进、出洞口地形为山丘坡脚地形。
表1 隧道路线平、纵一览表2．工作内容此次监测采用Mini-Blast I型爆破测震仪（如图所示）对建筑物筑物周围的震动信息进行同时监测，准确的给出因爆破震动所产生的影响。
图1Mini-BlastⅠ型爆破测振仪目前烧锅隧道既有构筑物为多个输电线塔和一片距离隧道100米处的墓地，因墓地距离爆破点较远，并且其抵抗爆破振动的能力较强，因此不作为主要构筑进行安全评估监测，目前主要进行评估监测的构筑为右幅隧道爆破掘进面上方处的一输点电塔，电塔高28m，输送电压为220kv，据隧道洞顶垂直高度为32.4m，据右幅隧道设计线4m偏右，据隧道进口水平距离为54m。
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。
新建隧道爆破开挖对既有隧道影响及控制技术研究
新建隧道爆破开挖对既有隧道影响及控制技术研究隧道爆破开挖是一种常用的隧道开挖方法，它可以快速高效地完成隧道开挖工作。
然而，隧道爆破开挖对既有隧道会产生一定的影响。
本文将对此进行探讨，并研究控制技术。
首先，隧道爆破开挖对既有隧道造成的主要影响有以下几方面：1.地质变形：隧道爆破开挖会引起地质体的变形，这会对既有隧道的稳定性产生一定的影响。
地质体的变形会导致既有隧道的位移和应力集中，不仅会加剧既有隧道的沉降和变形，还可能导致隧道结构的破坏。
2.振动和声音：隧道爆破开挖会产生大量的振动和声音，这对既有隧道造成的影响是不可忽视的。
振动和声音会加速既有隧道的老化和破损，从而降低其承载能力和使用寿命。
3.气体和灰尘：隧道爆破开挖会产生大量的气体和灰尘，这对既有隧道的轨道、设备和设施产生不良的影响。
气体和灰尘会污染既有隧道的环境，降低工作人员的工作效率，甚至对他们的健康造成危害。
针对以上问题，可以采取以下控制技术来减小隧道爆破开挖对既有隧道的影响：1.控制爆破参数：合理控制爆破参数是减小隧道爆破开挖影响的关键。
通过选择合适的炮量、起爆时机和起爆方式等参数，可以使爆破振动和声音传播范围减小，从而避免对既有隧道的破坏。
2.抗震加固：对于位于爆破振动影响范围内的既有隧道，可以采取抗震加固措施。
比如在隧道壁面加固钢筋混凝土或复合材料，增加既有隧道的承载能力和抗震能力，降低振动对隧道的影响。
3.防护措施：针对隧道爆破开挖产生的气体和灰尘，可以采取防护措施来减小对既有隧道的影响。
比如安装通风系统，及时排除隧道内的有害气体和灰尘；加装过滤装置，净化排出的废气；采取湿式爆破技术，减少灰尘的产生等。
4.监测和预警系统：对于既有隧道开挖附近的动态监测和预警系统的建设，可以及时监测爆破振动、地质变形、气体和灰尘等影响因素的变化，预警可能的危害和风险，及时采取措施进行控制。
综上所述，隧道爆破开挖对既有隧道会产生一定的影响，但通过合理控制爆破参数、采取抗震加固、防护措施和建立监测预警系统等控制技术，可以减小这些影响，保证既有隧道的稳定性和正常运行。
新建隧道施工爆破对既有隧道振动响应规律研究
新建隧道施工爆破对既有隧道振动响应规律研究近年来,随着我国交通的快速发展,现有的交通设施无法满足日益增长交通量的需要。
线路扩建工程也因此逐渐增多,随之带来的新建隧道下穿或近接既有隧道的情况变得更加复杂。
而作为地下工程的主要的施工方法—矿山法对既有建筑物的影响很大。
因此,开展新建隧道爆破施工对既有隧道影响的研究是十分必要的。
本论文依托新岭隧道扩建工程,结合现场监测数据,采用数值模拟研究了新建隧道爆破施工对旧隧道的影响,主要成果如下：(1)分析了所依托工程的地质条件及现场情况,提出了针对不同级别围岩的爆破方案,为现场施工提供指导；(2)以现场资料为依据,建立数值仿真模型,对既有隧道在新建隧道爆破作用下的响应规律进行了系统研究。
通过对振速的监测,分析了爆破振动在地层中的衰减规律,为数值模拟及振动监控提供依据；并通过现场施工和监测来验证分析的可行性。
(3)针对不同级别围岩段,通过有限元方法模拟爆破开挖,分析在不同工况条件下的爆破施工对既有隧道的响应,得出旧隧道爆破振动速度沿横断面方向的分布规律；(4)通过计算不同工况,得出旧隧道爆破振动速沿纵向的分布规律,并得出新建隧道爆破时,旧隧道的应力分布规律,为旧隧道的振动监测及维修防护提供参考。
爆破振动对既有铁路隧道结构影响的数值模拟研究
爆破振动对既有铁路隧道结构影响的数值模拟研究在我国基建事业飞速发展的过程中,有许多新建爆破施工项目邻近既有铁路隧道,导致爆破振动对既有铁路隧道结构产生威胁,从而影响既有铁路的安全运营。
因此需要确定隧道破坏失稳时的极限爆破振动速度控制标准,只有将振动速度控制在极限值内,才能保证新建工程的施工进度和既有铁路隧道的安全。
爆破振动对既有铁路隧道结构的破坏性现场试验很难完成,甚至不可能实现,采用计算机软件对破坏试验进行数值模拟就相对简单许多,还能节省不少成本。
本文结合京张高铁八达岭地下车站现场爆破试验,利用有限差分程序建立八达岭地下车站三洞分离段正线上台阶爆破模型,计算分析左线初期支护迎爆侧各关键点的振动情况,并将某铁路隧道的受力承载结构拆分为围岩、初期支护和二次衬砌三部分,对不同工况下的隧道爆破振动响应情况进行模拟计算,得到隧道各结构的极限破坏振速。
研究结论如下:（1）根据爆破地震波波前入射方向与既有铁路隧道空间位置关系,爆破振动对隧道破坏形式分为3类,分别是使隧道产生轴向压缩和拉伸变形;使隧道洞周产生横向收缩和扩张、纵向弯曲变形;使隧道洞周发生斜变形。
（2）通过分析八达岭地下车站正线爆破振动测试结果,得到导爆管雷管爆破时,掏槽孔爆破对左线初支迎爆侧边墙影响最大,可以减少掏槽孔最大单段药量降低爆破振动;与爆破掌子面距离最近的初支边墙最大爆破振动速度为24.55 cm/s,爆破振动主频较低,但该位置未出现裂纹破坏等现象,初支还能承受更高的振动强度;八达岭地下车站左线边墙爆破振动速度传播衰减规律为v=142(Q<sup>1/3</sup>/R)<sup>1.4</sup>。
与导爆管雷管爆破相比,使用数码电子雷管爆破时,左线初支迎爆侧边墙产生的爆破振动显著降低,爆破振动主频大幅提高。
（3）对三洞分离段正线上台阶爆破模型进行动力学计算,得出掏槽孔爆破时,初支拱顶的振动速度最大,其次是迎爆侧边墙,拱底振速最小;对比初支迎爆侧边墙振动速度情况,模拟计算结果与现场测试的非常接近;左线初支迎爆侧边墙一直处于受压状态。
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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。
应力集中于隧道顶部，约为6.82MPa，低于衬砌的
破坏强度。
综上所述，爆破产生的应力波集中在爆炸点的位置，随着时间推移向四周传导，对比数
值模拟与萨道夫斯基经验公式，发现经验公式更偏于保守，在一定的情况下可以用经验公式
代替数值模拟方法进行爆破药量的限制以保证工程安全。
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