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小净距隧道爆破施工振速规律探究1 引言随着高速公路的发展，双洞隧道在选择线路时受到地质条件限制，致使两相邻隧道无法保证最小净距的要求，因此小净距隧道应运而生。
由于围岩的性质一般不均一，故在隧道施工中很难选用隧道全断面掘进机TBM（Tunnel boring machine）或者盾构法，而较多采用钻爆法施工。
在隧道爆破开挖的过程中，爆破产生的地震波对相邻隧道施工相互影响的问题越来越严重，当振动波速度幅值较大时可能对小净距隧道先行洞围岩造成一定破坏，影响隧道的安全施工。
因此对小净距隧道爆破施工过程中，隧洞不同位置爆破振动速度规律的探究是隧道施工中一个重要研究课题。
截至目前，已有许多学者对隧道爆破进行了研究。
王明年［1］等应用现场监测和数值分析两种方法对开挖爆破产生的地震波对既有隧道衬砌结构的安全和稳定进行了分析研究。
赵东平［2］等以小净距交叉隧道为例，发现当新建隧道在距离隧道交叉点10 m以外位置以全断面法爆破施工时，下方既有公路隧道仅受到较小的影响；当其在距离交叉点10 m以内位置以全断面法爆破施工时，既有公路隧道二次衬砌振动速度超标，而采用台阶法爆破施工时，新建隧道可安全通过。
龚建伍［3］等以福州国际机场高速公路鹤上三车道小净距隧道为依托工程，通过监测岩柱振动速度大小，研究爆破振动速度分布规律。
申玉生［4］等结合襄胡二线新刘家沟隧道实际工程，通过对既有花果山隧道的四次爆破振动测试分析及一次爆破验证，说明爆破振动的参数设计是合理的，质点的振动速度能够客观反映现场的地质状况和衰减规律，新建隧道施工爆破对爆心距最小的左边墙影响最大。
蔚立元［5］等通过数值模拟得出爆破施工对海底隧道岩石覆盖层的影响范围在15 m之内的结论；施工洞和服务洞的围岩振动影响较大，且爆破工作面前方的爆破振动强度大于后方，在其影响范围内应注意加强监控量测并推迟二次衬砌的施作。
罗忆［6］对爆破地震波作用下岩体中波的传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机理加以区分，在爆破振动安全判据中对振动频率和持续时间的影响加以考虑。
小净距隧道爆破振动影响分析及工程应用研究摘要：小净距隧道是隧道和地下工程项目是一种在环境较为复杂的条件下进行施工的新型的隧道建筑模式，由于其是一种新技术，所以目前从设计到施工方法都不是很完善，还有许多的问题需要慢慢的进行研究和改善。
特别是采用爆破方法时，爆破震动的双洞会相互影响。
不管是影响第一个孔爆破洞对后面洞爆破施工的影响，还是第一次启动孔爆破同时得相互影响，如爆破振动控制不当，围岩和衬砌可能会受到一定的损害，导致安全隐患，危及建设和运营的安全。
研究小净距隧道爆破振动的主要问题是爆破荷载的量化问题，可以说目前对于这方面的研究方法和实践经验虽然是相对较多的，但是小净距隧道爆破振动具有一定的复杂性和瞬时性，所以对隧道爆破时间曲线的测定和计算爆破振动效应还有待进一步深入研究。
关键词：小净距隧道；爆破振动影响；分析；工程应用；研究1 前言随着我国经济的不断发展和城市化进程的加快，现有的道路交通远远不能满足日益增长的交通需求。
随着全国各城市交通的不断完善和交通网络需求的不断提高，交通网络建设的需求也在迅速增加，以满足城市之间的沟通。
在隧道施工过程中不可避免地会出现山体滑坡，尤其是在我国西南、西北部分山区，以及在山区隧道的施工，是作为交通线路不可缺少的重要组成部分。
在我国公路隧道建设初期，由于隧道数量相对较少，而且经济状况也不是很好，更重要的是我们还缺乏完善的隧道施工技术。
现在随着交通量的增加，中国隧道工程逐年增加。
与早期隧道施工相比，现代隧道掘进的选择越来越受到土地、环境等各种条件的制约。
特别是现代城市的各种管道、道路和其他建筑都很复杂。
为了考虑到邻近建筑的影响，线路规划变得越来越难。
因此，为了适应这种情况的需要，新隧道与隧道之间的距离往往越来越小，从而产生了新的隧道结构形式：小净距隧道。
由于其独特的优势和适应性，小净距隧道在高等级公路隧道施工中越来越受隧道设计者的欢迎。
2 小净距隧道爆破振动影响分析小净距隧道是一种新型的隧道结构，小净距隧道受到地形条件的影响不是很大，以及整体电路线路的影响，和拱隧道施工相比较，其工艺简单、容易进行防水处理，容易控制成本，使用的工程实例也越来越多。
小净距隧道隧道振动数值模拟研究摘要：本文根据现场施工经验，分析了爆破震动对既有洞室的影响因素，并应用动态有限元程序，建立了简化模型，模拟研究了洞室的应力场和速度场特点，并结合现场测试数据，对结果进行了比较验证。
关键词：小净距隧道既有洞室数值模拟地下工程1、引言随着我国交通业的快速发展，大量高速公路隧道需要扩建，一些分离式隧道在扩建时需扩建成四线隧道。
由于受地形和环境等因素的影响，扩建隧道与既有隧道的净间距较小，在采用钻爆法施工时，新建隧道爆破可能引起临近既有隧道围岩和衬砌的损伤。
因此，爆破开挖震动对既有洞室的影响也成为一个倍受注目的课题[1-6]。
为了模拟泉厦高速公路扩建工程中苏厝、山头等隧道爆破施工对相邻既有隧道的影响，本文基于动态有限元程序，采用空间三维模型，8节点SOLID-164的实体单元，来模拟新建隧道对临近既有隧道的影响（见图1）。
图1 数值模拟三维图2、计算参数的选取炸药在介质中的爆炸是一个动力学问题,其解法往往求助于数值分析方法。
与有限差分法相比,有限元法最明显的优点是离散网格的划分比较灵活,并可采用不同类型的单元。
爆破振动模拟属于高应变率或涉及应力波传播问题的计算,因此采用二维非线性显式有限元程序进行模拟。
程序是以Lagrange算法为主,兼有ALE和Euler算法。
隧道埋深30m，模型取70×120m；隧道断面为马蹄形，跨度为11.73m，对模型进行空间离散划分，共得到236160个单元。
对炸药单元赋予JWL状态方程，并选用ALE算法。
岩石采用粘弹性材料MAT_VISCOELASTIC，以模拟地震波传播过程中岩石的粘性对地震波的衰减作用。
其默认的屈服准则是MISES屈服准则，岩石采用Lagrange算法，参数见表1。
表1 材料参数表高能炸药材料岩石介质密度1310 kg/m3 密度2640 kg/m3爆速5500 m/s 弹模15 GPaA 214.4 GPa 泊松比0.23B 0.182 GPa 屈服应力0.6 MPaR1 4.2 剪切模量12 GPaR2 0.9 衰减系数0.5PCJ 3.61 GPaE0 4.192 GPa3、边界条件及时间步长计算模型的界面影响是爆破地震波数值模拟中很重要的部分。
小间距平行隧道爆破震动加速度测试l999年12月:生权等⑦小间距平行隧道爆破震动加速度测试阳生权中南工业大学0083)长沙铁道学院(长沙,410075)1)～,'V[摘要]文章针对某一小问距平行隧道开挖工程,通过现心测试手段,攫I试了麓工隧道爆破施工对与之平行的原有隧道周边爆破地震加速度情况,获得了走量加速度数据,为以后的小间距平行隧道的开挖施工提供了宝贵资料.[关键词]七里兰堑壁童墨壁楚蕉蓝崖f逐逦,溶, GroundVibrationAcceJeration1st intheBlastingofaSmallSpacingParallelTunnelY aagShertgquartZhongnanUniversityofIndustries(Chartgshat410083)UuBaochenChangshaRailwaylnstitute(Changsha,410075)[ABSTRACT]Inanexcavatingprojectofasmallspacingparalleltunnel,theground~,ibratlo n accelerationdataoftheexistedtunnelwhichisparalleltothatbeingconstructedweretestedby moderntestingmean:sandthesedatathusobtainedareofvaluableintheexcavationofsmallsp ac—ingparalleltunnelafterwords.[KEYWORDS]smallspacingparalleltup,neltgroundvibrationacceleration某公路隧道二期工程系大型公路隧道工程,原有膳道与施工隧道中心线间距为Z4.5 m,小于国家有关规定的尺寸,施工隧道位于试测^_度速,7..震破一爆..*B隧)行6,平C小,厶^n2爆破器材ExplosiveMaterials第28卷第6期yD—l加速度传感器阻抗匹配器GZ-2地震ML8IB采集仪图1加速度采集分析系统示意图原有隧道的南侧,并与原有隧道平行,其净径5.Om,全长约2000m.在隧道施工过程中,在对原有隧道围岩和顶板(通风道吊顶薄板) 进行爆破震动速度和应力测试的同时,也进行了震动加速度的监测和测试工作".'.测试工作共进行了24次爆破震动加速度测试,实测128台次,有效台次为109台次,施工围岩包括Ⅱ类,N类和v类3种岩类别,爆破施工方法有半断面爆破,上下台阶爆破和全断面爆破3种,其中半断面爆破9次,上下台阶爆破7次,全断面爆破8次.2测试仪器和剥试方法在该工程震动加速度监测中,我们选取了图l所示加速度采集分析系统.考虑测点布置方案时,为了与同时进行的速度和应力测试对应起来,测点布置断面往往选择在爆破施工断面或其前后25m内的断面,在同一断面上测点布置在原有隧道南蜊墙体上部(简祢墙上),墙体中部(简称墙中),墙体下部(简祢墙下)及顶板南侧中部(通风道吊顶靠近施工隧道一侧中部),每个测点布置径向和切向两个方向的传感器.同时,为了进行比较,有时也在原有隧道北侧墙体(墙上,墙中, 墙下)上布置测点,测点布置情况见图2.3测试结果及其分析采用半断面爆破施工时,原有隧道所测试径向加速度峰值为9.34m?s～7O.O2m?s一,切向加速度峰值为8.740m?s～打印机或磁盘记录J圣I2测点布置示意图1～6为加速度测点市置位置;1一测点径向;2一测点切向65.100m?s,主振频率为11】Hz～689Hz;采用上下台阶同时爆破施工时,原有隧道所测径向加速度峰值为4.90m?s～32.78m?s_.,切向加速度峰值为1O.65rtl?s～88.20m?s,主振频率为91Hz～526Hz;采用全断面爆破施工时,径向加速度峰值为31_76m?s～122.10m?s,切向加速度峰值为23.450m?s～l64.500m?s一,主振频率为156Hz～769Hz.上下台阶爆破与全断面爆破开挖都增加了一次爆破开挖断面,相对半台阶而言,减小了爆破夹制作用.加之,在上下台阶爆破开挖中上台阶和下台阶之间有25riis ～50ms的延时时差,减少了爆破震动波形叠加的可能性.因此在总的趋势上,上下台阶爆破震动所产生的加速度峰值要比半断面爆破和垒断面爆破震动所产生的加速度小一些.另外,全断面爆破的总药量和最大一段药t.'.J'L-l-…t111'1r…t(a)l999年12月小间距平行隧道爆破震动加速度测试用生权等LLh..'I.I._Jrwr…T''T(b)图3不同施工方法的典型加建度波形图(a)全断面爆破施工方法;(b)上下台阶爆破施工方法;(c)半断面爆破施工方法量都要比半台阶爆破所对应的药量大,全断面爆破震动所产生的加速度峰值也比半台阶爆破震动所产生的加速度峰值大.而三者所产生的震动加速度主振频率基本上在同～数值范围.表1上,下台阶同时爆破震动加速度图3为3种不同爆破施工方法测得的典表2半断面爆破震动加速度爆破器材ExplosiveMaterials第28卷第6期表3垒断面爆破震动加速度数据型加速度波形图.表1～表3所列为3种不同施工方式加速度监测结果的典型数据.4结论(1)最大加速度断面在爆破施工断面,这与速度监测结果一致.同一断面加速度峰值总的为势是,顶板加速度峰值要高于墙面加速度峰值,而且顶板加速度的主振频率高于墙面加速度的主振频率,这跟墙体与围岩接触较实以及墙体较厚而顶板较薄有关. (2)通过原有隧道南,北两侧墙体上的加速度监测结果比较,南侧墙体上的加速度峰值明显大于北侧墙体上的加速度峰值,在数量上两者相差2倍～8倍.这进一步说明,施工隧道爆破开挖对原有隧道所产生的震动影响主要是在隧道的南半部分墙体及围岩. (3)上下台阶爆破施工时,总的趋势是所产生的加速度幅值最低,并且其主振频率也最低;其次是全断面爆破施工;再次便是半断面爆破施工.从安全角度上讲,如果加速度峰值作为安全判据,那么在该工程隧道爆破施工中上下台阶爆破施工是一种最值得推荐的爆破施工方法,其次才是全断面爆破施工方法.(4)I一点的径向和切向加速度峰值进行比较可知,墙中加速度峰值径向大于切向的情况占68.2;顶板加速度峰值切向大于径向的情况占77.8.墙中径向和顶板切向均为水平疗向,因此,可以认为水平方向加速度峰值大于垂直方向加速度峰值,在进行加速度安全监测时应重点考虑水平方向加速度对结构可能造成的影响.(5)测试所得的波形资料表明,大部分波形的情况是:半断面爆破施工时同一条波形中各段波峰很明显,表明未产生波形叠加的现象;而上下台阶爆破施工和全断面爆破施工时,同一条波形中前一个波的波尾与后一个渡的波头相连,很可能产生了波形叠加现象.因此,如果条件允许,还可进一步增大毫秒延期导爆管段与段之间的延时时差,尽量避免波形叠加现象,以便降低爆破地震效应,同时爆破嫂果也能随之改善.参加该工程测试工作的还有高晓初,吴从师,周兰举等同志.在此,对他们的协助和支持表示感谢.参考文献1G.A.蛙林格.爆炸振动分析.北京:科学出版杜, 19752应怀樵.振动测试和分析.北京:中国铁道出板社,198l3棘桢样.地下工程试验和测试技术.北京:中国铁道出板杜,19844孙钧,候学滞.地下结构.北京:科学出版社,1988。
小净距大断面隧道施工力学特性及长期稳定性研究的开题报告题目：小净距大断面隧道施工力学特性及长期稳定性研究一、选题背景近年来，因城市化进程加速，人们对交通出行的需求也不断增加，隧道在城市建设中得到了广泛应用。
而隧道施工环境往往极为恶劣，施工力学效应十分明显。
尤其对于小净距大断面的隧道，隧道的稳定性问题在施工过程中尤为突出。
因此，对于小净距大断面隧道施工过程中的力学特性及其长期稳定性进行研究，对于保障隧道施工的安全与顺利进行具有重要意义。
二、研究内容（1）小净距大断面隧道的力学特性分析，包括隧道地质、水文、温度等环境因素对隧道的影响，探究这些因素对隧道施工过程中的影响及其对隧道稳定性的影响。
（2）针对小净距大断面隧道施工过程中的力学特性进行数值模拟研究，利用有限元或离散元等方法，模拟隧道施工过程中的应力、应变、位移等力学参数，探究这些参数变化对隧道制造及安全稳定性的影响。
（3）基于所得到的力学参数分析及数值模拟结果，探究小净距大断面隧道施工后，其稳定性及后期变形演化情况，寻找可行的施工方案和隧道支护措施，并根据实际情况进行应用验证。
三、研究方法（1）调查及采集隧道的地质、水文、温度等环境因素数据，建立模型；（2）分析模型中的力学特性，包括应力、应变、位移等参数；（3）设计数值模拟算例，采用有限元或离散元等方法，对隧道开挖、支护等过程进行模拟研究；（4）利用模拟结果，分析隧道施工后稳定性及变形演化情况，并寻找可行的施工方案及支护措施，进行实际验证。
四、预期成果及意义（1）深入探究小净距大断面隧道在施工过程中的力学特性，为隧道施工和支护提供依据；（2）研究流程实用化，为后续类似研究提供经验与方法；（3）帮助提高城市隧道施工的安全性和稳定性，为城市化进程做出贡献。
五、论文结构（1）绪论：介绍研究背景、选题意义、研究方法和预期成果等；（2）文献综述：对相关领域已有的研究进行整理、对比、分类及分析；（3）小净距大断面隧道的力学特性分析：分析模型中的力学特性，包括应力、应变、位移等参数；（4）数值模拟研究：设计数值模拟算例，采用有限元或离散元等方法，模拟隧道开挖、支护等过程；（5）稳定性分析：利用模拟结果，分析隧道施工后稳定性及变形演化情况，提出可行的施工方案及支护措施；（6）实验验证：对提出的施工方案及支护措施进行实际验证；（7）结论：总结研究成果，对论文进行归纳和说明，指出研究结果的意义和贡献，并对后续相关研究工作进行展望。
