隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害_杨小林
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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。
隧道爆破振动危害和控制技术综述发布时间:2021-08-19T11:49:21.210Z 来源:《建筑实践》2021年40卷4月(上)10期作者:唐叙量[导读] 钻爆法因其技术成熟和施工成本低等优点,在隧道开挖工程中得到广泛的应用;但钻爆法本身具有致命的缺陷,即爆破产生的振动直接威胁着周围建(构)筑物结构的安全。
唐叙量(重庆市设计院有限公司重庆 400015)摘要:钻爆法因其技术成熟和施工成本低等优点,在隧道开挖工程中得到广泛的应用;但钻爆法本身具有致命的缺陷,即爆破产生的振动直接威胁着周围建(构)筑物结构的安全。
同时,隧道在交通运输系统中类似于咽喉的作用,能保障隧道的安全施工等效于维护了人们的人身和财产安全。
所以本文从钻爆法技术、隧道爆破危害、影响爆破振动强度因素等方面进行论述,分析和归纳出控制爆破振动的常见措施,为后续研究和实际工程提供参考。
关键词:钻爆法、振动危害、控制措施Summary of Tunnel Blasting Vibration hazards and Control TechnologyXuliang Tang1, Qin Wang2*(1.ChongQing Architectural Design Institute, ChongQing, 400015, PR China; 2.HuNan V ocational College of Electronic and Technology, ChangSha, 410220,PR China)Abstract: The drilling and blasting method is widely used in tunnel excavation engineering due to its mature technology and low cost. However, the drilling and blasting method has a fatal flaw, that is, the vibration generated by blasting directly threatens the structure of surrounding buildings. At the same time, the tunnel has a very important position in the transportation system, and the safe construction of the tunnel is equivalent to the protection of people's personal and property safety. Therefore, this article discusses the drilling and blasting technology, tunnel blasting hazards, factors affecting the intensity of blasting vibration. Analyzes and summarizes common measures to control blasting vibration, and provides references for subsequent research and actual engineering.Keywords: Blasting method, Vibration hazard, Control measures0、引言近年来,随着人们对交通运输需求量的增加,高速公路、客货运铁路以及城市地下铁路的新(扩)建工程仍处于高速增长趋势,而隧道开挖施工仍是这些新(扩)建交通运输工程中的难点。
小净距隧道爆破振动的影响分析发表时间:2018-07-18T12:07:48.433Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第6期作者:曹德万1 涂丽丽2 黄晓君3 左君4 张书国5[导读] 合理确定小净距隧道的间距以及设置合理的分段爆破参数是维持小净距隧道围岩稳定性的关键。
中建铁路建设有限公司北京 100060摘要:为研究小净距隧道控制爆破对既有隧道的影响情况,结合赤峰至喀左客运专线孙家沟1号隧道爆破振动监测,分析了小净距隧道施工中的爆破振动控制要点以及隧道开挖时的爆破地震波衰减规律。
研究结果显示,应力波的传播随距离的加大而变化较大;合理确定小净距隧道的间距以及设置合理的分段爆破参数是维持小净距隧道围岩稳定性的关键。
关键词:小净距隧道;爆破参数;振动速度;爆破振动分析引言近年来,随着我国铁路建设的大力发展,一种新型隧道结构型式——小净距隧道,介于普通分离式隧道与连拱隧道,其较分离式隧道具有展线、接线难度小,不受地形条件限制,占地少等优势;较连拱隧道又充分发挥了围岩的自承能力,有施工工艺简单、工期较短等优势[1]。
鉴于此,小净距隧道在山区高速公路中得到了越来越广泛的应用。
但由于小净距隧道间距较小,施工中爆破振动对相邻隧道的影响一般都较大,有可能对相邻隧道造成损伤,国内、外已有不少实例证明了这一点[2-3]。
因此,研究小净距隧道施工过程中的爆破振动情况就显得极为必要。
结合孙家沟1号隧道,通过进行现场爆破振动监测,研究后行隧道开挖对先行隧道围岩产生的影响,并提出相应的爆破控制措施。
1 工程背景孙家沟1号隧道位于喀左县境内,隧道进口位于丘前缓坡上,全长803m,为单线隧道,隧道进口与新建京沈客专孙家沟隧道进口段轮廓线间距为3.89m,北京方向上行线孙家沟1号隧道上跨京沈客专孙家沟隧道,跨越长度27m,隧道间内轨顶面高差21.71~22.23m,净土柱间距为9.58~10.10m。
整条隧道同侧线间距≤45m。
第20卷 第3期爆炸与冲击Vol.20,No.3 2000年7月EXPLOSION AND SHOC K WAVE S Jul.,2000文章编号:1001-1455(2000)03-0247-06岩石爆破损伤断裂的细观机理杨小林1,王树仁2(1.焦作工学院,河南焦作 454100;2.中国矿业大学北京校区,北京 100083)摘要:基于现有岩石爆破机理和岩石细观损伤力学,认为岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波的初期动态损伤演化阶段和后期爆生气体作用下的准静态损伤演化阶段,并分别建立了这两个阶段的损伤模型和断裂准则,阐述了岩石爆破损伤断裂的细观理论。
关键词:岩石爆破;应力波;爆生气体;损伤机理中图分类号:TD235 1+1 文献标识码:A1 引 言以往采用的经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;而采用细观力学方法则是深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程的有效手段。
岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波动作用和爆生气体准静态作用两个阶段,由于岩石对动态和静态加载的响应差别较大,因此其损伤断裂机理也有所不同;而且爆生气体对岩石的损伤断裂作用在爆破近区和中远区又不相同。
在爆破近区气体可能要渗入岩石内部裂纹中,裂纹的扩展以气体驱动下的模式扩展;而在爆破中远区的微裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力作用下发生的。
现有的岩石爆破损伤模型[1~2]只考虑了应力波作用下的岩石内部由于微裂纹扩展所造成的损伤问题,显然不能全面合理地反映岩石爆破损伤断裂的实际情况。
在现有岩石爆破损伤模型和岩石细观损伤力学的基础上,我们探讨了岩石在爆炸应力波和爆生气体作用下损伤断裂的基本理论。
2 岩石爆破损伤断裂过程岩石爆破损伤断裂的细观机理是以岩石爆破机理和岩石细观损伤力学为理论基础的。
岩石爆破理论包含两部分内容:一是爆炸应力波的动作用机理;二是爆生气体的准静态作用机理。
隧道工程爆破振动控制技术研究摘要:随着时代的不断发展,人们对交通运输的需求也逐渐上升,各种隧道的建设也在紧锣密鼓地开展。
隧道开挖施工涉及的工艺和相关的技术比较复杂,需要专业技术人员进行操作。
从安全因素来看,隧道开挖施工对环境安全的影响主要是爆破振动影响和开挖引起的围岩应力重分布影响。
在施工前期,隧道的爆破振动易对周围环境产生影响。
因此,对隧道的爆破工作不能够掉以轻心。
关键词:隧道工程;爆破振动;控制技术引言通过对爆破效果和对天然气管道的振动监测结果分析,说明该隧道调整优化后的爆破方案是成功的。
事实证明,只有从实践出发,通过应用各种监测手段,获取大量信息,不断总结、优化,才能取得经济合理、安全可靠的爆破技术方案,也只有将可靠的方案应用于工程中,才能保证周围构造物的安全。
1工程概况目前在建的某高速公路更地坡隧道,位于荔波县水春村北侧,左洞起讫桩号ZK58+083—ZK59+360,总长1277m,纵坡-0.558%;右洞起讫桩号YK58+077—YK59+353,总长1276m,纵坡-0.5%。
隧道右侧为运营中的中缅天然气管道隧道,其中右洞进口端中心线与天然气管道中心距141m,高于天然气管道25.5m;出口端中心线与天然气管道中心距171m,低于天然气管道18.9m;在YK58+787处,二者高差为0,对应水平距离为175m。
隧址区山体由石炭系下统大塘组(C1d)灰岩、泥质灰岩岩体构成,岩体节理裂隙发育,岩石较破碎,隧道洞身围岩岩性主要为:强~中风化的灰岩、泥质灰岩,围岩级别为Ⅳ、V级。
2主要施工方案及控制要点隧道洞身按“新奥法”施工,V级围岩采用预留核心土法施工,每循环开挖进尺按0.5~1m控制;IV级围岩采用台阶法开挖,每循环开挖进尺按2m控制;光面控制爆破;以控制爆破振速为主进行爆破安全控制,爆破对中缅天然气管道的质点振速应控制在1.7cm/s范围内。
3钻孔设备及爆破器材的选择为满足施工安全要求,采用Ф40mm的手持式风动凿岩机进行钻孔,选用Φ32乳化炸药(爆速在4300~4600m/s,比重1.0~1.3),配套使用1-13段导爆管。
295:地下工程和基础设施公共安全科学问题香山科学会议第295次学术讨论会综述随着我国社会、经济的快速发展,我国矿山开采、水利工程、交通工程、爆破工程、建筑与设施工程中各类公共安全问题已日益突显,其造成的危害与影响越来越大,已经成为制约我国国民经济发展和社会稳定的重大课题。
面对当前我国公共安全问题的严重形势,如何从本质上认识其产生的原因,搞清楚其产生的客观条件和控制因素,准确预报其发生的时间和规模,就成为亟待解决的科学问题。
2006年12月12~14日在北京召开了主题为“地下工程和基础设施公共安全科学问题”的香山科学会议第295次学术讨论会。
周丰峻研究员、卢耀如教授、王梦恕教授担任会议执行主席。
来自地质科学、矿山工程、防护工程、岩土工程、流体力学、安全工程、水利工程和爆炸力学等不同领域的44名专家学者与会。
会议中心议题为:工程领域公共安全事故灾难产生机理和演化过程、环境与工程安全特征信息获取理论和监测技术、环境与工程公共安全防护和应急救援科学技术问题、防暴防震安全识别和安全防护科学技术问题等。
周丰峻研究员在“地下工程和基础设施公共安全技术研究”的主题报告中,从八个方面进行了详细论述,其包括地下工程和基础设施公共安全科技问题研究的总体思路;公共安全形势和科技现状与问题(矿山工程、交通工程、特种设备、水利工程、防护工程等五个领域);事故灾难产生机理和演化研究;特征信息获取理论和监测技术;公共安全防护措施与防护工程;公共安全评估体系和方法、应急救援技术;立法管理体制和管理方法以及公共安全技术咨询建议等。
郑哲敏研究员认为,地下工程和基础设施公共安全研究中有体制管理问题,更有许多科学问题;公共安全问题辐射范围广,涉及行业面大,已不再是单一学科、单一理论所能解决;要通过大家讨论理清需要研究的科学问题脉络。
希望组成一个研究公共安全问题的学术组织,坚持经常性的学术活动,不断交流,共同研究,密切合作,把公共安全科学问题解决好。
隧道爆破震动控制综述隧道在交通行业有着举足轻重的地位,隧道在爆破开挖过程中会产生振动,由于振动而产生地表建筑物和隧道自身围岩的失稳,会造成很大的损失。
本文通过对隧道爆破的历史到现在的发展进行了描述,介绍了影响隧道影响爆破振动的原因和国内外建筑物爆破振动的标准,提出了控制爆破振动的两个方法:控制单段用药量、光面爆破。
分析了目前形式,提出了今后的研究方向,可为相关研究人员提供参考。
标签:隧道爆破;爆破振动1、引言在一千多年中国就发明了黑火药,爆破工程最早起源于此。
在800多年前黑火药被引入到欧洲,在500多年前黑火药被用来进行矿山的开采。
随着两百多年的发展,爆破工程爆破行业中取得了巨大的发展。
随着隧道爆破大量地进入人口密度集中的城市地区,隧道掘进爆破引起的震动危害问题越来越受到人们的重视。
由于考虑到成本的问题,爆破开挖是当前最为经济合理的施工方法。
由于目前地下作业的工程离地面越来越近,这样使得爆破作业影响到地面建筑物的稳定性和安全性。
从而带来各种民事纠纷,对施工有着很大的影响[1]。
2、隧道爆破振动的几大因素2.1 爆源和传播路径两大关系2.1.1 爆源人们常采用建筑物的地基的质地振动速度来判断地震波对建筑物的影响。
表示爆破振动的参数有质点振动速度、加速度、位移。
振动的频率和持续的时间。
但是在工程施工控制过程中,只是用质点的振动速度、加速度和位移来确定爆破振动的强度。
通过大量实测结果表明:爆破振动的强度与质点离爆破源的距离、一次性起爆量、爆破的岩土性质有着密切的关系。
虽然实验条件不同,但是大致符合以下形式的经验公式:A--反应爆破质点强度的物理量:Q--炸药量R--测点至爆源中心的距离K、M、N--反应不同爆破方式、地质、场地条件等因素系数公式认为爆破震动速度随距离变大而减小,随着炸药量的增加而变大,柱状装药产生的地震波为柱状地震波,集中装药而产生的底子薄为球面波。
人们假设在评价爆破振动对建筑物的危害时,要考虑速度和加速度作为破坏的依据,还要考虑爆破振动持续的时间对建筑物的累计破坏作用、振动的频率和建筑物自身所的频率的关系。