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铁路既有隧道爆破振动监测方案

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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瓦日线南吕梁山隧道应急抢险专项工程爆破振动检测专项方案编制：凌正东、林圆贵审核：宋平军批准：张杰四川交博环境检测有限公司二O一七年十二月目录一、编制依据及范围 (3)1.1编制依据 (3)1.2.编制范围 (3)二、工程概况 (4)2.1南吕梁山隧道概述 (4)2.2南吕梁山隧道整治 (5)2.3南吕梁山隧道钻爆作业面与保护物位置关系 (5)三、测试理论 (9)3.1爆破振动机理 (9)3.2安全质点振动标准 (10)3.3振速、距离和药量的关系 (11)3.4监测目的与测点布置 (13)3.5监测仪器与原理 (14)四、监测方案 (18)4.1监测对象及项目 (18)4.2检测目的 (188)4.3监测点布置 (19)4.4监测方法及精度 (23)4.5监测频率及时间安排 (244)4.6监测预警指标 (255)4.7监测联控联动机制及数据反馈 (255)4.8个别质点振速过大和振动波形失真分析及应急处置 (255)4.9监测各工序质量控制措施 (266)4.10监测成果及提交形式 (26)4.11.拟投入本项目设备仪器及人员 (27)五、监测实施 (28)5.1.监测前的准备工作 (28)5.2设备安装 (300)5.3客户端安装及配置 (322)5.4振动监测 (333)5.5系统维护 (355)5.6特殊情况 (37)六、监测量及报价 (39)6.1监测总量 (39)6.2委托报价 (400)附件1既有隧道监测布点剖面图 (411)附件2：爆破与保护物位置关系图 (422)附件3：上下行线断面布设图 (433)附件4：《爆破振动检测原始记录表》 (44)附件5：《爆破振动检测简报格式》 (445)附件6：爆破振动检测资质 (46)附件7：检测机构近期业绩 (482)一、编制依据及范围1.1编制依据（1）《南吕梁山隧道应急抢险施工程段落分布图》（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：《爆破安全规程》(GB6722-2014)；《铁路隧道监测技术规程》(TB10121-2007)；《铁路工程爆破振动安全技术规范》（征求意见稿）；《公路隧道施工技术规范》(GB10204)；《中华人民共和国环境保护法》；（4）南吕梁山隧道应急抢险施工程设计说明及相关施工图。

（5）相关同类工程资料。

1.2.编制范围山西中南部铁路通道ZNTJ-7标南吕梁山隧道上行线及下行线特殊地质灾害应急抢险工程施工。

二、工程概况2.1南吕梁山隧道概述南吕梁山隧道设计为双洞单线隧道，上行线全长23468.5M，下行线全长23441M。

ZNTJ-7标施工范围K297+184～K308+002，全长10818M。

南吕梁山隧道灾害主要由复杂地质构造、地下水变化、含膏盐岩等特殊地质灾害因素所致。

对严重病害段落先行进行处理，施工过程中根据监测情况动态调整专项段落及措施。

上行线整治段落共计4490M（见表2.1-1上行隧道处理段落统计表），原设计当中，Ⅳ级围岩2292M，Ⅴ级围岩488M，其中初支有钢架段共1051M，二衬有钢筋段有22M；下行线整治段落共计3962M （详见表2.1-2下行隧道处理段落统计表），原设计当中，Ⅳ级围岩1693M，Ⅴ级围岩645M，其中初支有钢架段共830M，二衬有钢筋段有55M。

表2.1-1上行隧道处理段落统计表序号线别运营里程段落长度1上行线K298+180～K298+9808002K300+000～K300+630630 3K302+200～K302+770570 4K303+120～K303+960840 5K304+870～K305+750880 6K298+980～K299+400420 7K302+770～K303+120350 84490表2.1-2下行隧道处理段落统计表序号线别运营里程段落长度下行线K298+100～K299+3501250 K300+240～K300+700460 K301+325～K301+525200 K301+980～K302+210230 K302+628～K302+853225 K303+105～K303+850745 K305+181～K305+781600 K302+853～K303+10525239622.2南吕梁山隧道整治根据设计方案，隧道处置采取全环拆换处理方式，并按照先加固后拆换的原则，对已破损衬砌及背后围岩进行预加固后再拆除；对拆换段落围岩进行扩挖，增大二次衬砌净空横断面及仰拱混凝土厚度。

整治工作总体分为两个阶段。

第一阶段：上行线封锁整治阶段。

开通下行线，封锁上行线。

封锁时间为8个月。

封锁施工内容：拆除K298+100～K309+259段四电及钢轨后，上行线封锁整治施工，完成全环拆换4490M（第一、二、三、四、五、六、七段分别完成拆换施工800M、630M、570M、840M、880M、420M、350M）；完工后恢复线路及四电设施，验收开通上行线。

第二阶段：下行线封锁整治阶段。

开通上行线，封锁下行线。

封锁时间是5个月，计划2018年7月23日～2018年12月29日。

封锁施工内容：完成全环拆换3962M（第一、二、三、四、五、六、七、八段分别完成拆换施工1250M、460M、230M、225M、745M、600M、252M）；整治完成后，恢复线路及四电设施，验收开通线路，完成全部整治施工任务。

施工设计方案中，本工程拟定采用钻爆法施工为主，机械及人工开挖为辅的施工方式，一方面钻爆作业点邻近运行铁路，需全程进行爆破的控制，避免爆破施工诱发的振动将对围岩产生不同程度的影响和破坏，另一方面铁总公司要求13个月内完成病害治理工作，在实际施工过程中预先挖4#斜井和5#斜井辅助施工。

2.3南吕梁山隧道钻爆作业面与保护物位置关系根据施工设计方案获取，南吕梁山隧道整治工程施工过程中，爆破振动主要影响四个区域（下述关系图中，蓝色箭头表示爆破作业，黑色箭头表示影响区域）。

①：4#和5#斜井上跨通道(新建)开挖对下行线运行铁路的影响②：4#和5#斜井平导(新建)开挖对下行线运行铁路的影响③：上行线整治阶段对下行线运行铁路的影响④：下行线整治阶段对上行线运行铁路的影响图2.3-14#斜井上跨通道与保护物位置关系图2.3-25#斜井上跨通道与保护物位置关系图2.3-34#斜井与保护物位置关系图2.3-44#斜井平导与保护物位置关系图2.3-5上行线整治区域与保护物位置关系表2.3-1上行隧道整治阶段与保护物的位置关系表邻近隧道(下行)里程范围既有构筑物既有隧道延米数净距范围K298+180～K298+980隧道80030K300+000～K300+630隧道63030K302+200～K302+770隧道57030K303+120～K303+960隧道84030K304+870～K305+750隧道88030K298+980～K299+400隧道42030K302+770～K303+120隧道35030图2.3-6下行线整治区域与保护物位置关系表2.3-2下行隧道整治阶段与保护物的位置关系表邻近隧道(上行)里程范围既有构筑物既有隧道延米数净距范围K298+100～K299+350隧道125030K300+240～K300+700隧道46030K301+325～K301+525隧道20030K301+980～K302+210隧道23030K302+628～K302+853隧道22530K303+105～K303+850隧道25230K305+181～K305+781隧道74530K302+853～K303+105隧道60030三、测试理论3.1爆破振动机理在岩土介质中，由于高能量震源的瞬时激振（如爆破、打桩、强夯等），使岩土体产生剧烈的振动，这种振动在岩土介质中，依靠介质相邻点间的相互作用，以激振点（区域）为中心，以地震波的形式向外围传播。

一般而言，地震波的振幅（或能量）随着离开震源的距离增加而减小，这一现象称为振动的衰减；其衰减的原因有两个方面：其一、地震波离开震源的距离越远，其波阵面越大，即引起振动的区域越大，致使波阵面上能量密度减小，导致振动衰减；其二、介质发生振动，相邻介质或相邻介质的质点间发生摩擦，将传播至此的动能转变为热能而消耗掉，导致振动衰减。

地震波的传播与衰减，不仅会在三维空间内表现出来，而且会在时间上表现出来。

当我们沿着离开震源的矢径方向在介质表面布置拾振器时，地震波就会在拾振器上反映出来。

从理论角度出发，假设振动的速度变化规律符合F（X，T）关系，则振动的位移和加速度的变化规律分别为∫F（X，T）和Fˊ（X，T）。

但是在实际的工程中，速度、位移和加速度之间，这种严格的积分和导数关系是难以确定的。

在实际工程中，是以数理统计方法配以数据处理进行研究分析的。

通过对监测点拾振信号的研究分析，即可确定地震波的振动速度幅值，从而根据这种已知区的振动，推断爆破施工振动对已有建（构）筑物的影响。

图3.1-1振动监测工作示意图3.2安全质点振动标准爆破测试主要包括两个方面的内容：一是研究爆破地震波的衰减规律，地质构造及地形条件对它的影响，地震波参数和爆破方式的关系；另一方面是研究建（构）筑物，对于爆破振动的响应特征，这一响应特征与爆破方式、构筑物结构特点的关系。

就具体内容而言，爆破振动测试的内容包括：地表质点振动速度、振动位移、振动加速度测试；结构、建筑物的反应谱测试。

根据《爆破安全规程》(GB6722-2014)规定：建(构)筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率两个指标。

一般建(构)筑物的爆破地震安全性应满足安全振动速度的要求，并对主要类型的建(构)筑物的安全质点振动速度有如下规定：序号保护对象类别安全允许质点振动速度V,CM/SF≤10H Z10H Z＜F≤50H Z F＞50H Z1土窑洞、土坯房、毛石房屋0.15～0.450.45～0.90.9～1.5 2一般民用建筑物 1.5～2.0 2.0～2.5 2.5～3.0 3工业和商业建筑物 2.5～3.5 3.5～4.5 4.2～5.0 4一般古建筑与古迹0.1～0.20.2～0.30.3～0.5 5水工隧洞7～88～1010～15 6交通隧道10～1212～11515～20 7矿山巷道15～1818～2520～30 8永久性岩石高边坡5～98～1210～159新浇大体积混凝土（C20）：龄期:初凝～3D龄期:3D～7D龄期:7D～28D1.5～2.03.0～4.07.0～8.02.0～2.54.0～5.08.0～10.02.5～3.05.0～7.010.0～12注1:表中质点振动速度为三分量中的最大值；振动频率为主振频率。

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爆破振动监测方案

爆破振动监测方案

爆破振动监测方案在爆破工程中，振动是一种普遍存在的现象。

由于振动的强度、频率与距离有关，并且爆破工程通常在城市建筑等人口集中区域使用，因此正确的振动监测方案对于保护周围环境和建筑物非常重要。

一、仪器与设备选择爆破振动监测仪器应该根据工程所在环境特点来选择，一般应该考虑进出口处统计仪、振动计和地震计等设备。

振动计的监测频率一般为1-10Hz，但是一些高频设备也可测量高频振动。

进出口处统计仪需要安置在场地的所有出入口处。

这些仪器可以对远离爆破场地的建筑物和环境提供有用的数据。

由于进出口处统计仪的使用范围非常广泛，因此这种仪器往往是监测方案的核心。

二、仪器与设备的布置1. 进出口处统计仪进出口处统计仪应该安置到危险区域以外的地方，以避免这些设备受到振动影响。

进出口处统计仪应该布置在一个距离爆破场地足够远的地方，以确保其所测量到的数据是合理的。

2. 振动计在选择振动计时，应该优先考虑其安装方便性和测量频率范围。

振动计通常被安装在建筑物和其他重要设施附近。

这样做可以帮助我们监测到振动的强度和频率，以确保所有可能的影响得到控制。

3. 地震计地震监测仪器常用于高要求的振动监测工程。

地震计的监测频率范围一般在1Hz-200Hz之间，可以测量出各种不同频率的振动。

地震计应该被安装在场地中，通常会被嵌入到岩石或者其他坚固的物体中。

三、爆破振动监测方案1. 爆破前在进行爆破振动监测前，我们应该评估工程范围内所有的建筑物和设施。

我们需要确认这些建筑物和设施是否需要进行监测。

同时，我们还要确定有哪些设备需要安装，以及这些设备应该被安置在哪些位置。

2. 爆破时在进行爆破时，我们需要根据上述设备和方案来监测振动。

当触发爆破时，我们需要读取仪器记录到的振动数据。

如果数据不正常，我们需要立即停止工程并进行调整。

3. 爆破后当爆破工程结束后，我们需要对记录到的振动数据进行综合分析。

如果振动数据表现正常，我们可以对工程进行验收并确认工程完成。

临近既有铁路线控制爆破爆破施工方案

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广陕广巴高速大石互通连接线工程土石方开挖爆破及防护设计方案设计：审核：批准：广元市爆破工程有限公司二O一六年三月二十三日目录1. 编制依据及原则 (3)1.1. 编制依据 (3)1.2. 编制原则 (4)1.3. 编制范围 (3)2. 工程概况 (4)2.1工程地质情况 (5)2.2周围环境情况 (5)2.3周围环境图示 (5)2.4下穿断面开挖示意图 (6)3.爆破总体方案 (6)3.1爆破方案的选定 (6)3.1.1距离铁路20米范围机械开挖 (6)3.1.2距离铁路50米范围静态破碎 (7)3.1.3距离铁路50米以外浅孔弱松动爆破 (9)4.浅眼爆破设计 (11)4.1. 浅眼爆破设计参数的选择 (11)4.2. 浅眼爆破单孔装药量Q的计算公式 (11)5.一次齐爆的最大炸药量计算 (11)6.装药结构 (11)6.1. 连续柱装药结构 (13)6.2. 分集间断柱装药结构 (13)6.3. 间断药串装药结构 (13)7.堵塞 (14)8.爆破网络 (14)8.1. 起爆次序 (14)8.2. 雷管选择及时差 (14)8.3. 爆破网络设计 (14)9.安全距离计算 (15)9.1. 个别飞石安全距离计算 (15)9.2. 地震安全距离计算 (15)9.3. 爆破冲击波安全距离计算 (16)10. 安全防护 (17)重爆破安全防护平面示意图 (17)安全防护纵断面示意图 (18)10.1.重要保护对象 (18)10.2.安全防护注意事项 (19)危险源辨识及预控措施 (19)10.3.安全防护措施 (20)10.4.控制爆破 (21)10.5.钢管竹排防护排架 (22)10.6.平面覆盖防护 (22)10.7.减震孔 (22)防护工程施工组织机构及人员配置 (25)11.爆破技术要求 (27)防护工程施工卡控措施2611.3设计参照说明 (28)11.4钻孔作业要求 (29)11.5爆破器材选用 (29)11.6控制爆破要求 (29)12.爆破组织 (29)12.1. 爆破组织机构人员 (29)12.2. 爆破机具配备 (31)12.3. 爆破作业人员配备 (31)12.4. 主要材料表 (31)13.爆破安全工作 (32)14.爆破施工安全措施 (33)15.爆炸物品管理的规定 (33)16.爆破事故应急预案 (33)16.1. 应急救援组织机构 (34)16.2. 应急救援组织机构的职责、分工 (36)16.3. 可能发生事故的确定 (38)16.4. 事故紧急措施 (38)16.5. 事故的应急救援措施 (38)16.6. 事故处理工作流程如下： (39)16.7. 请求社会救援事项 (39)铁路安全管理制度 (40)爆破安全防护 (42)安全保证措施 (43)16.8. 有关规定和要求 (43)17.爆破警戒半径 (44)18.爆破信号确定 (44)附件：控制爆破地震效应验算爆破振动实验及检测1.编制依据及原则1.1.编制依据（1）广陕、广巴高速大石互通连接线工程设计图。

立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究

立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究

ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２３.０６.００７立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究❋高军伟①㊀赵㊀岩②③㊀王㊀奔①①中铁隧道集团三处有限公司(重庆ꎬ４０１１２１)②河北建筑工程学院土木工程学院(河北张家口ꎬ０７５０００)③河北省土木工程诊断㊁改造与抗灾重点实验室(河北张家口ꎬ０７５０００)[摘㊀要]㊀依托京张高铁某交叉隧道工程ꎬ研究既有隧道二次衬砌在下部隧道爆破载荷作用下的动力响应特征ꎮ基于萨道夫斯基公式ꎬ以隧道交叉断面为界ꎬ研究交叉点分别位于掌子面前方及后方时对应的爆破振动峰值速度及振动主频率的衰减规律ꎮ为了弥补现有爆破安全规程中分段考虑频率影响方法的不足ꎬ通过回归分析的方式得到爆破振动峰值速度与主频率之间的数学关系ꎬ定量考虑爆破振动频率对爆破振动响应特征的影响ꎮ计算结果表明ꎬ综合考虑爆破振动频率与既有隧道自振频率的影响ꎬ优化计算得到的爆破振动峰值速度ｖＰＰＳ小于实测振动数据ｖＰＰꎮ针对本交叉隧道爆破工程ꎬ下部隧道爆破施工对既有隧道的振动影响在可控范围内ꎮ[关键词]㊀交叉隧道ꎻ爆破振动响应ꎻ量纲分析ꎻ安全控制ꎻ爆破振动频率[分类号]㊀ＴＤ２３５ꎻＯ３８３ＶｉｂｒａｔｉｏｎＬａｗｉｎｔｈｅＢｌａｓｔｉｎｇｏｆＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌｓｗｉｔｈＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅＧＡＯＪｕｎｗｅｉ①ꎬＺＨＡＯＹａｎ②③ꎬＷＡＮＧＢｅｎ①①ＳａｎｃｈｕＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌＧｒｏｕｐ(Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇꎬ４０１１２１)②ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ(ＨｅｂｅｉＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕꎬ０７５０００)③ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｉａｇｎｏｓｉｓꎬＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｓｉｓｔａｎｃｅꎬＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ(ＨｅｂｅｉＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕꎬ０７５０００)[ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀ＢａｓｅｄｏｎａｂｌａｓｔｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｏｆｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓｏｆＢｅｉｊｉｎｇ￣ＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕＨｉｇｈ￣ＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙꎬｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｌｉｎｉｎｇｏｆａｎｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｔｏｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｌｏａｄｓｆｒｏｍｔｈｅｌｏｗｅｒｔｕｎｎｅｌｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ.ＢａｓｅｄｏｎＳａｄｏｗｓｋｉ ｓｆｏｒｍｕｌａꎬｔｈｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｌａｗｓｏｆｔｈｅｐｅａｋｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｍａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｐｏｉｎｔｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｆｒｏｎｔｏｆａｎｄｂｅｈｉｎｄｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｕｎｎｅｌｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎａｓｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｆｏｒｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｇｍｅｎｔｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉｎｅｘｉｓｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｓａｆｅｔｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｅａｋｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎬａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｎｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｌａｓ￣ｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｗａｓｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ.ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔꎬｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙꎬｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｖＰＰＳｉｓｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｄａｔａｖＰＰꎮＩｎｔｈｉｓｂｌａｓｔｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｏｆｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓꎬｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅｌｏｗｅｒｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｓｗｉｔｈｉｎａｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｒａｎｇｅ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓꎻｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅꎻｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓꎻｓａｆｅｔｙｃｏｎｔｒｏｌꎻｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ０㊀引言㊀㊀随着国民经济的飞速发展ꎬ地下岩土工程的建设规模日趋扩大ꎮ作为岩土基建中的常用施工模式ꎬ隧道工程被广泛应用于公路㊁铁路及市政工程中[１]ꎮ爆破施工具有经济效益好㊁操作简单及施工进度快等优点ꎬ已经成为山岭隧道的主要掘进方第５２卷㊀第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５２㊀Ｎｏ.６㊀２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｄｅｃ.２０２３❋收稿日期:２０２３￣０１￣２８基金项目:国家自然科学基金(５１８７８２４２)ꎻ河北省创新能力提升计划项目(２１５６７６１４Ｈ)第一作者:高军伟(１９８４－)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ研究方向为桥梁与隧道工程ꎮＥ￣ｍａｉｌ:７６２６９６６７１＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:赵岩(１９９１－)ꎬ男ꎬ博士ꎬ研究方向为隧道爆破振动ꎮＥ￣ｍａｉｌ:３０４９６５６２４＠ｑｑ.ｃｏｍ式[２]ꎮ然而ꎬ爆破施工带来的负面环境影响却不可忽视ꎮ爆炸瞬间释放的化学能除用来破碎岩石外ꎬ部分能量以波动的形式向外传播ꎮ若爆破能量诱发的结构振动超过了既有岩土工程的承受极限ꎬ则有可能会引起既有结构的屈服破坏ꎮ国内外学者针对爆破引起的振动效应已经进行了大量的相关研究ꎮ单仁亮等[３]通过最小二乘法拟合及小波包分析对山岭隧道爆破信号进行分析ꎬ研究表明ꎬ隧道爆破信号频率成分较为丰富ꎬ随着爆心距的增加ꎬ信号主频范围逐渐向低频率带转移ꎮＨｕｏ等[４]利用非金属声波仪(ＲＳＭ￣ＳＹ５)对地下巷道爆破引起的围岩损伤进行了系统研究ꎬ并通过优化装药结构形式对围岩爆破损伤进行了有效控制ꎮＹｕ等[５]利用现场实验及数值分析的方法研究了含节理岩体在瞬时爆炸载荷作用下的振动衰减规律ꎬ分类讨论了节理角度㊁节理空间及节理刚度对爆破振动衰减系数的影响ꎮ对于爆破振动控制而言ꎬ爆破振动频率也应是重点关注的物理量[６]ꎮ为此ꎬ各国的爆破振动控制规范也将频率的影响纳入考虑范围之内ꎮＺｈｏｎｇ等[７]基于小波包分析理论ꎬ讨论了装药量㊁爆心距及起爆雷管段位对爆破信号主频段的影响ꎮＺｈａｏ等[８]通过改进的Ｈｉｌｂｅｒｔ￣Ｈｕａｎｇ变换ꎬ从能量的角度剖析了爆破振动瞬时能量的分布规律ꎻ研究结果发现:随着应力波传播距离的增大ꎬ高频能量的衰减速度远大于低频能量ꎬ而低频振动能量可能诱发既有结构物产生共振现象ꎬ危害结构物的使用安全ꎮ中国生等[９]通过小波包分析的方法考虑不同频带的振动能量对既有建筑的影响ꎬ基于结构动力学的理论优化了爆破振动控制标准ꎮ李洪涛[１０]基于傅里叶变换的方法探讨了爆破振动能量的频域分布及建筑物动力响应特性ꎬ提出了等效峰值能量的控制理论ꎮ张立国等[１１]以萨道夫斯基公式为基础ꎬ利用量纲分析的方法ꎬ推导得到了爆破振动主频率的预测公式ꎬ并通过实测数据加以验证ꎮ然而ꎬ无论是控制规范抑或相关的研究ꎬ均是利用分段考虑的方法定义不同频带对应的爆破振动速度的控制阈值ꎮ虽然这种方法操作简便ꎬ但缺乏一定的科学性ꎬ并未将频率的影响定量化地体现出来ꎮ综上ꎬ依托京张高铁草帽山交叉隧道工程ꎬ利用回归分析的方法分别研究爆破振动作用下交叉隧道振动速度及振动频率的分布特征ꎻ并辅以量纲分析的方式ꎬ理论推导形成一套可以定量考虑频率影响的爆破振动控制体系ꎮ以期为类似交叉隧道爆破振动控制施工提供一定的理论建议和参考ꎮ１㊀工程背景及监测方案１.１㊀工程概况京张高铁草帽山交叉隧道采用单洞双线形式ꎬ全长７３４０ｍꎬ设计时速３５０ｋｍꎮ新建高铁隧道(新建隧道)于ＤＫ１７３＋８６２~ＤＫ１７４＋０５７段下穿既有重载铁路隧道(既有隧道)ꎬ交接里程为ＤＫ１７３＋９６５ꎬ平面交角７６ʎ２２ᶄꎮ交叉断面对应的既有隧道实际里程为ＩＤＫ２５＋６２０ꎮ新建隧道拱顶距既有隧道最小净距约为１６ｍꎮ隧道交叉段围岩等级为ＩＶꎬ中夹岩层多为中~强风化凝灰岩[１２￣１３]ꎮ交叉隧道平面位置布置如图１(ａ)所示ꎻ竖直方向位置布置如图１(ｂ)所示ꎮ㊀㊀(ａ)平面位置㊀㊀(ｂ)竖直方向(单位:ｍ)图１㊀交叉隧道的位置关系Ｆｉｇ.１㊀Ｌｏｃａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓ(Ｕｎｉｔ:ｍ)㊀㊀根据隧道围岩等级及地质条件ꎬ新建隧道设计采用台阶法掘进ꎬ控制循环进尺根据具体施工条件动态调整ꎮ爆破施工采用２＃岩石乳化炸药ꎬ炮孔直径为４２ｍｍꎬ药卷直径为３２ｍｍꎮ隧道爆破采用不耦合间隔装药ꎬ非电导爆管雷管起爆ꎬ填塞长度不小于０.３ｍꎮ炮孔深度根据循环进尺确定ꎬ取值范围为２.０~３.０ｍꎮ受岩石的夹制作用影响ꎬ隧道上台阶爆破所用药量较多ꎬ引起的爆破振动较大ꎮ隧道上部台阶爆破炮孔布置见图２ꎬ具体装药量及爆破施工参数见表１ꎮ０４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期㊀图２㊀新建隧道上部台阶炮孔布置图(单位:ｃｍ)Ｆｉｇ.２㊀Ｌａｙｏｕｔｏｆｕｐｐｅｒｂｅｎｃｈｂｌａｓｔｈｏｌｅｓｏｆｔｈｅｎｅｗｔｕｎｎｅｌ(Ｕｎｉｔ:ｃｍ)表１㊀隧道爆破具体装药量Ｔａｂ.１㊀Ｃｈａｒｇｉｎｇａｍｏｕｎｔｉｎｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇ炮孔类型雷管段位炮孔个数单个炮孔装药量/ｋｇ单段装药量/ｋｇ掏槽孔ＭＳ１１６２.１３３.６辅助孔ＭＳ３１２１.５１８.０辅助孔ＭＳ５８１.２９.６辅助孔ＭＳ７１１１.２１３.２辅助孔ＭＳ９２１１.２２５.２辅助孔ＭＳ１１１１１.２１３.２周边孔ＭＳ１３２５０.６１５.０底板孔ＭＳ１５４１.２４.８共计１０８１３２.６１.２㊀监测方案使用成都中科测控公司研发的网络版ＴＣ￣４８５０Ｎ爆破测振仪ꎮ采样频率为１~５０ｋＨｚꎬ可以保存０~３５ｃｍ/ｓ的爆破振动数据ꎬ记录长度在１~１６０ｓ范围内可自动调整ꎬ记录精度为０.０１ｃｍ/ｓꎬ满足监测精度要求ꎮ每个爆破测振仪均配套一组ＴＣＳ￣Ｂ３三轴向振动速度传感器ꎬ可以同时采集ｘ㊁ｙ㊁ｚ３个相互垂直方向的爆破振动速度及振动主频率ꎮ此外ꎬ测振仪内置４Ｇ和ＷｉＦｉ模块ꎬ网络正常连接的状态下ꎬ可以瞬间将系统采集到的数据上传至云平台ꎮ监测人员可在服务器内实时下载和查看现场监测数据ꎮ㊀㊀新建隧道未进入交叉区域时ꎬ利用既有铁路隧道运营天窗时间ꎬ布置监测仪器ꎬ组建自动化振动监测系统ꎮ根据ＴＢ１０３１３ ２０１９«铁路工程爆破振动安全技术规程»ꎬ爆破振动测点布置于既有隧道二次衬砌迎爆侧边墙侧壁表面ꎮ共对称布置５个测点ꎬ具体布置如图３所示ꎮ㊀㊀根据ＴＢ１０３１３ ２０１９«铁路工程爆破振动安全技术规程»ꎬ铁路隧道爆破振动速度安全允许范围为５~８ｃｍ/ｓꎬ保守起见ꎬ考虑到运营中的重载列车㊀图３㊀爆破振动测点布置(单位:ｍ)Ｆｉｇ.３㊀Ｌａｙｏｕｔｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓｆｏｒｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ(Ｕｎｉｔ:ｍ)载荷对交叉隧道的不利影响ꎬ初步确定振动速度控制标准为５ｃｍ/ｓꎮ从安全角度出发ꎬ在控制标准的基础上乘以一个安全系数０.８作为报警值ꎬ在控制标准的基础上乘以０.６作为预警值ꎮ故针对本隧道工程ꎬ爆破振动速度控制的报警值及预警值分别为４ｃｍ/ｓ和３ｃｍ/ｓꎮ２㊀爆破振动响应研究２.１㊀爆破振动速度分析２.１.１㊀实测数据分析测点３＃位于既有隧道交叉点的位置ꎬ对应的爆心距最小ꎬ爆破振动响应最大ꎮ因此ꎬ以测点３＃对应的爆破振动实测数据为例展开分析ꎮ对于只含有一种波动形式的爆破振动波ꎬ引起结构体的极限应力大小与传播振动速度存在某种正比例关系ꎮ根据岩石动力学可知ꎬ爆破振动波是多个不同频率的振动形式叠加的结果ꎮ随着爆破振动波的传播ꎬ必然存在振动加强区及振动衰减区ꎬ处于振动加强区的结构体更容易达到极限应力状态ꎬ发生破坏ꎮ而在实际爆破施工过程中ꎬ爆破振动波的传播方向千变万化ꎬ振动加强区及振动衰减区难以清晰界定ꎮ因此ꎬ将某一特定方向的振动峰值速度作为衡量结构体是否发生破坏的唯一标准不是很恰当ꎮ相关爆破安全规程[１４]将爆破振动响应最大的方向作为研究对象ꎬ但在实际工程中ꎬ每个方向的爆破振动能量的传递均会对周边构筑物的运营安全产生影响ꎮ因此ꎬ需要综合考虑３个垂直方向的爆破振动速度ꎬ即爆破振动合速度对实际工程的影响ꎮｖＰＰ＝ｖ２ｘ＋ｖ２ｙ＋ｖ２ｚꎮ(１)式中:ｖｘ㊁ｖｙ及ｖｚ分别表示３个垂直方向的爆破振动１４ ２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀峰值速度ꎻｖＰＰ则表示矢量合成的质点的振动峰值速度ꎮ图４为典型爆破振动合速度时程曲线ꎮ㊀㊀图４㊀典型爆破振动合速度时程曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｙｐｉｃａｌｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ㊀㊀图４中ꎬ可以清晰地辨别出多个波峰ꎮ其中ꎬＭＳ１对应的振动峰值速度最大ꎮ产生这个现象的主要原因是ꎬＭＳ１段位对应的掏槽段装药量最大ꎬ且掏槽爆破只对应一个自由面ꎬ受岩石的夹制作用最大ꎬ导致对应的振动响应也最大ꎮ㊀㊀表２为测点３＃对应的合成的爆破振动峰值速度ꎮ表２中ꎬＤ表示新建隧道掌子面与交叉点的水表２㊀既有隧道测点３＃爆破振动峰值速度㊀Ｔａｂ.２㊀ＰｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｂｌａｓｔｉｎｇｏｆＮｏ.３Ｄ/ｍｒ/ｍＱ/ｋｇｖＰＰ/(ｃｍ ｓ－１)－２５.０２９.６８３３.６０.８４２－２２.８２７.８５３３.３０.９８４－１９.５２５.２２３２.８１.０２７－１７.１２３.４２３０.９１.１６５－１２.５２０.３０３２.４１.８３３－９.１１８.４１３２.７２.１０８－７.４１７.６３３３.０２.５６５－４.９１６.７３３３.６３.１８９－２.８１６.２４３３.３３.４０８０１６.００３３.６３.９８１３.８１６.４４３３.６３.３６５５.２１６.８２３３.３２.８６６７.２１７.５５３２.８２.２６２９.３１８.５１３０.９１.９３５１２.８２０.４９３２.４１.６３８１６.５２２.９８３２.７１.０２１１９.３２５.０７３３.００.８７１２１.５２６.８０３３.６０.７３４２４.２２９.０１３３.３０.７６４平距离ꎮＤ＝－２５.０ｍꎬ指测点３＃位于掌子面前方２５.０ｍꎮＤ＝＋２４.２ｍꎬ指测点３＃位于掌子面后方２４.２ｍꎮ也就是说ꎬＤ<０表示新建隧道断面未到达交叉断面ꎻＤ>０表示新建隧道断面已超过交叉断面ꎮｒ表示爆心距ꎬ主要通过正弦定理计算得到ꎮ㊀㊀由表２可知ꎬ随着新建隧道的掘进ꎬｒ逐渐减小ꎬ爆破振动强度逐渐增大ꎬ当掌子面到达交叉点时ꎬ爆破振动速度最大ꎻ随着掌子面远离交叉点ꎬ爆破振动速度呈逐渐减小的趋势ꎮ为清晰反映下部爆破载荷作用下既有隧道爆破振动峰值速度的分布情况ꎬ将表２中的相关数据绘制于图５中ꎮ由图５可知ꎬ在总药量及单响药量基本保持不变的条件下ꎬ测点３＃位于掌子面前方的质点振动峰值速度大于掌子面后方的质点ꎮ产生这种差异的原因可能是ꎬ下部隧道掌子面未到达交叉断面时ꎬ爆破振动传播至既有隧道过程中ꎬ爆炸应力波从波阻抗大的围岩介质传递至波阻抗小的空气介质ꎬ爆破振动得到放大ꎮ而当隧道掌子面超过交叉断面后ꎬ新建隧道已开挖部分相当于形成一个减(隔)振空腔ꎬ为爆破振动能量耗散提供了自由面ꎮ爆破应力波传递至既有隧道时需要绕过已开挖部分ꎬ产生波的衍射ꎬ传播距离变大ꎬ消耗了部分爆破振动能量ꎮ㊀㊀㊀图５㊀交叉隧道质点振动峰值速度分布Ｆｉｇ.５㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｂｌａｓｔｉｎｇｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓ２.１.２㊀回归计算㊀㊀为进一步研究测点位于掌子面前㊁后时既有隧道二次衬砌结构的爆破振动衰减规律ꎬ利用回归分析的方法对表２中的数据进行研究ꎮ目前ꎬ针对岩土工程爆破振动速度的预测模型主要包括萨道夫斯基公式㊁ＵＳＢＭ模型及Ｌ￣Ｋ模型ꎮ其中ꎬ萨道夫斯基公式[１４￣１５]通过量纲分析的方法得到ꎬ常常被研究人员使用ꎬ展示出较强的自适应性ꎮ为此ꎬ采用萨道夫斯基公式进行拟合计算ꎮ２４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期ｖＰＰ＝Ｋ３Ｑｒæèçöø÷αꎮ(２)式中:Ｑ表示最大单响药量ꎻｒ表示爆心距ꎻＫ㊁α分别为与爆破振动传播有关的场地系数及衰减系数ꎮ利用式(２)分别对Ｄ<０及Ｄ>０时对应的爆破振动峰值速度进行拟合分析ꎮ特别指出ꎬＤ<０表示测点３＃位于掌子面前方ꎻ相反ꎬＤ>０表示测点３＃位于掌子面后方ꎮ拟合的计算结果如下:Ｄ<０ꎬｖＰＰ＝２１０.６１３Ｑｒæèçöø÷２.６２ꎻ(３)Ｄ>０ꎬｖＰＰ＝３４３.７８３Ｑｒæèçöø÷２.９３ꎮ(４)㊀㊀式(３)及式(４)对质点峰值速度的拟合效果良好ꎬ相关系数的平方(Ｒ２)均大于０.９５ꎬ可以较为准确地反映测点位于掌子面前㊁后时对应的爆破振动速度的变化规律ꎮ如图６所示ꎬＤ<０时对应的衰减系数α小于Ｄ>０时的αꎮ这说明ꎬ测点位于掌子面前㊁后时对应的爆破振动衰减规律不同ꎮ当测点位于掌子面后方时ꎬ新建隧道已开挖部分形成的空腔为爆破振动应力波的传递创造了更多的自由面ꎬ有利于爆破振动能量的衰减ꎮ㊀㊀图６㊀爆破振动峰值速度拟合曲线Ｆｉｇ.６㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｂｌａｓｔｉｎｇ㊀㊀交叉隧道施工过程中ꎬ以水平距离Ｄ作为控制变量ꎬ可以直观形象地反映爆破振动的分布特征ꎬ有利于交叉隧道爆破振动控制的实施ꎮ为揭示爆破振动峰值速度与水平距离Ｄ的关系ꎬ绘制ｖＰＰ Ｄ散点图(图７)ꎮ㊀㊀由图７可知ꎬ并未有数据点超过报警值４ｃｍ/ｓꎮ但是从图７中曲线趋势可以看出ꎬ随着爆破距离的减小ꎬ部分爆破振动峰值速度超过预警值３ｃｍ/ｓꎮ为了达到精准控制爆破的目的ꎬ有必要确定交叉隧道的爆破振动影响范围ꎮ当Ｄ<０及Ｄ>０时ꎬ对图７进行拟合分析ꎬ得到回归方程:Ｄ<０ꎬｖＰＰ＝０.００３Ｄ２＋０.２０Ｄ＋３.６２ꎻ(５)㊀㊀图７㊀隧道爆破振动峰值速度与水平距离的关系Ｆｉｇ.７㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅ㊀㊀Ｄ>０ꎬｖＰＰ＝０.００４Ｄ２－０.２３Ｄ＋３.６３ꎮ(６)令ｖＰＰ＝３ｃｍ/ｓꎬ得到测点位于掌子面前方及后方对应的Ｄ的预警临界值分别为３.２６ｍ和２.８８ｍꎮ即ꎬ－３.２６ｍɤＤɤ２.８８ｍ时ꎬ爆破振动峰值速度会等于或超过预警值３ｃｍ/ｓꎬ此范围可以视为交叉隧道爆破振动的影响范围ꎮ从计算结果可以看出ꎬ新建隧道掌子面未到达交叉断面时对应的预警临界值３.２６ｍ大于掌子面超过交叉断面的情况２.８８ｍꎮ安全起见ꎬ隧道未达到交叉断面前６ｍ时应采取严格的控制爆破措施ꎮ２.２㊀爆破振动频率分析２.２.１㊀实测数据分析研究表明ꎬ爆破响应不仅与爆破振动速度有关ꎬ也受爆破振动频率的影响[１６￣１８]ꎬ有必要对爆破振动频率的变化进行系统研究ꎮ实际操作中ꎬ可以通过快速傅里叶变换得到各个实测爆破信号频域的分布特征ꎮ图８为典型爆破信号的功率谱曲线ꎮ如图８所示ꎬ爆破振动的优势频带主要分布在低频率范围ꎮ㊀㊀图８㊀典型爆破信号的功率谱Ｆｉｇ.８㊀Ｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｙｐｉｃａｌｂｌａｓｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｓ㊀㊀涉及到的质点振动峰值速度均是由掏槽爆破引起的ꎮ为此ꎬ针对爆破振动频率的影响ꎬ将掏槽爆破对应的主频率ｆｍ作为对象展开研究ꎮ如表３所示ꎮ３４ ２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀表３㊀交叉隧道爆破振动主频率Ｔａｂ.３㊀ＤｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓｉｎｂｌａｓｔｉｎｇＤ/ｍｒ/ｍＱ/ｋｇｆｍ/Ｈｚ－２５.０２９.６８３３.６２０.９－２２.８２７.８５３３.３２２.９－１９.５２５.２２３２.８３７.９－１７.１２３.４２３０.９４７.２－１２.５２０.３０３２.４５３.２－９.１１８.４１３２.７６７.６－７.４１７.６３３３.０６９.４－４.９１６.７３３３.６８１.６－２.８１６.２４３３.３９６.９０１６.００３３.６１０２.２３.８１６.４４３３.６９８.８５.２１６.８２３３.３８９.３７.２１７.５５３２.８７８.１９.３１８.５１３０.９７１.４１２.８２０.４９３２.４６６.８１６.５２２.９８３２.７５８.１１９.３２５.０７３３.０４９.２２１.５２６.８０３３.６４３.１２４.２２９.０１３３.３３３.５㊀㊀图９为爆破振动主频率随Ｄ的分布规律ꎮ由图９可知ꎬ无论测点位于掌子面前或掌子面后ꎬ振动主频率均随着Ｄ的增大而减小ꎮ以交叉断面为界ꎬ掌子面位于交叉断面前时的爆破振动主频率小于隧道掌子面超过交叉断面的对应值ꎮ产生这种现象主要是因为:隧道断面未穿过交叉断面时ꎬ爆破振动地震波主要通过岩体介质传递至既有隧道ꎬ在传递过程中ꎬ会耗散爆破信号中大量的高频能量ꎻ隧道掌子面超过交叉点后ꎬ新建隧道已开挖部分为后续的爆破振动传递提供了自由面ꎬ爆㊀㊀㊀图９㊀爆破振动主频率随水平距离的分布Ｆｉｇ.９㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅ炸应力波传播受岩体高频滤波的影响较小ꎮ既有隧道二次衬砌结构的自振频率较小ꎬ低频率的爆破振动更容易诱发既有结构产生共振ꎮ因此ꎬ隧道断面未穿过交叉断面时引起的爆破振动对既有隧道衬砌结构的不利影响更大ꎮ２.２.２㊀回归计算为进一步研究既有隧道爆破振动频率的响应特征ꎬ利用回归计算分析爆破振动主频率的衰减规律ꎮ爆破振动主频率的影响因素主要包括爆破载荷特性㊁围岩特性及既有结构的动力响应特性ꎮ在众多影响因素中ꎬ选取最大单响药量Ｑ㊁爆心距ｒ㊁岩体纵波波速ｃｐ㊁岩体密度ρ作为影响爆破振动主频率的主要物理量ꎮ选取Ｑ㊁ｃｐ㊁ρ㊁ｒ作为独立量纲ꎬ主频率可以表示为ｆｍ＝φ(ρꎬｃｐꎬｒꎬＱ)ꎮ(７)根据π定理ꎬ式(７)可以由２个无量纲数表示:π１＝ｃｐｒｆｍꎻ(８)π２＝ρｒ３Ｑꎮ(９)根据量纲和谐定理[１９]ꎬ式(７)可以表示为ｃｐｆｍｒ＝φρｒ３Ｑꎮ(１０)对于特定的隧道工程ꎬ围岩岩体的密度ρ基本保持不变ꎮ依据萨道夫斯基公式的表达形式ꎬ可以得到ｆｍｒｃｐ＝η３Ｑｒæèçöø÷βꎮ(１１)由式(１１)得到ｆｍ＝ηｃｐｒ３Ｑｒæèçöø÷βꎮ(１２)式中:η为与实际工程有关的爆破振动频率相关参数ꎻβ为爆破振动频率衰减系数ꎮ值得说明的是ꎬ这里ｃｐ代表的是围岩原岩的纵波速度ꎮ声波实际测试结果表明:ｃｐ的取值范围很小ꎬ为４１５０~４０７０ｍ/ｓꎮ这是由于该隧道工程段内围岩组成较为稳定ꎬ并未遇到较大的节理或结构弱面ꎮ利用式(１２)分别对Ｄ<０及Ｄ>０时对应的爆破振动主频率进行回归分析:Ｄ<０ꎬｆｍ＝０.９７９ｃｐｒ３Ｑｒæèçöø÷０.５０ꎻ(１３)Ｄ>０ꎬｆｍ＝１.７６６ｃｐｒ３Ｑｒæèçöø÷０.９０ꎮ(１４)㊀㊀拟合结果如图１０所示ꎮ㊀㊀式(１２)对交叉隧道爆破振动主频率的拟合效 ４４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期㊀㊀㊀图１０㊀交叉隧道爆破振动主频率拟合曲线Ｆｉｇ.１０㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｄｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓ果良好ꎬ掌子面前㊁后对应的主频率的决定系数的平方(Ｒ２)均大于０.９０ꎮ分析结果证明ꎬ通过量纲分析得到的频率拟合模型是合理的ꎮ由式(１３)~式(１４)可知ꎬＤ<０时对应的主频率衰减系数β小于Ｄ>０的对应值ꎮ测点位于新建隧道掌子面后ꎬ对应的爆破振动主频率的衰减速度更快ꎮ３　定量考虑频率影响的爆破振动控制方法众所周知ꎬ爆破振动响应规律受多种因素的影响ꎮ其中ꎬ振动速度和振动频率是两个最重要的影响因素[２０￣２１]ꎮ世界各国在制定爆破振动控制规范的过程中ꎬ也将这两个因素统一考虑ꎮ大多采用分段考虑频率影响的方法规定不同频段对应的爆破振动速度的控制阈值[２２￣２４]ꎮ然而ꎬ这种方法只能定性地确定各段频率范围内的质点振动峰值速度限值ꎬ未形成定量的评判标准ꎬ并不能真正达到精准控制爆破振动的目的ꎮ针对这一问题ꎬ基于２.１和２.２小节的研究成果ꎬ寻求一种可以定量体现频率影响的爆破振动评价体系ꎮ通过联立式(１)及式(１２)ꎬ得到质点振动峰值速度ｖＰＰ和主频率ｆｍ之间的关系如下:ｖＰＰｆｍ＝Ｋｒηｃｐ３Ｑｒæèçöø÷α－βꎮ(１５)令Ｋ１＝Ｋ/ηꎬφ＝α－βꎬ则式(１５)化简为ｖＰＰｆｍ＝Ｋ１ｒｃｐ３Ｑｒæèçöø÷φꎮ(１６)式(１６)两侧取自然对数ꎬ基于表３中的相关数据ꎬ通过线性拟合ꎬ分别得到Ｄ<０和Ｄ>０对应的质点峰值速度与主频率之间的关系:Ｄ<０ꎬｖＰＰ＝４５.６３ｃｐｆｍｒ３Ｑｒæèçöø÷１.０７ꎻ(１７)Ｄ>０ꎬｖＰＰ＝２２１.４５ｃｐｆｍｒ３Ｑｒæèçöø÷２.１２ꎮ(１８)㊀㊀拟合结果见图１１ꎮ㊀㊀㊀图１１㊀质点振动峰值速度与主频率的拟合关系Ｆｉｇ.１１㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｄｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ㊀㊀从图１１可知ꎬ式(１７) 式(１８)对应的Ｒ２均大于０.９５ꎬ拟合效果较好ꎬ证明测点位于掌子面前方及后方时对应的质点振动峰值速度与振动主频率之间满足式(１６)中的数学关系ꎮ㊀㊀基于以上分析ꎬ首先ꎬ可以通过相关计算参数得到ｆｍꎬ进而通过ｆｍ反求ｖＰＰꎮ这样便可以定量考虑爆破振动主频率对爆破振动峰值速度的影响ꎮ这种计算思路弥补了现有规范中将频率分段考虑的不足ꎮ以Ｄ<０为例ꎬ即测点位于新建隧道掌子面前时ꎬ根据工程实际将Ｑ和ｒ带入式(１３)ꎬ计算得到ｆｍꎬ然后将计算得到的ｆｍ带入式(１８)ꎬ计算得到优化后的爆破振动峰值速度ｖＰＰＳꎮ同理ꎬＤ>０时ꎬ也可以计算得到相应的ｖＰＰＳꎮ通过这种方式可以达到定量考虑频率影响的目的ꎬ一定程度上克服了规范中分段考虑频率影响的方法的不足ꎮ绘制Ｒ~ｖＰＰＳ散点图ꎬ并添加拟合曲线ꎬ如图１２所示ꎮ从图１２可以发现ꎬ考虑频率影响后的ｖＰＰＳ均未超过预警值３ｃｍ/ｓꎮ产生这种现象的原因是ꎬ交叉隧道爆破振动频率较大ꎬ最小值仍为２０.９Ｈｚꎮ文献[９ꎬ１１]指出ꎬ一般地下岩土工程的自振频率大多小于１０Ｈｚꎬ爆破振动频率与既有结构的自振频率差距越大ꎬ对既有结构的影响越小ꎮ因此ꎬ经过定量考虑频率影响的ｖＰＰＳ较实测数据ｖＰＰ有了一定幅度的减小ꎮ针对本交叉隧道工程ꎬ定量考虑频率影响后的结果表明ꎬ下部隧道爆破施工对既有隧道的振动影响在可控范围内ꎮ５４ ２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１２㊀考虑频率影响的质点振动峰值速度Ｆｉｇ.１２㊀Ｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙ４　结论依托京张高铁草帽山交叉隧道工程ꎬ基于现场爆破振动监测结果ꎬ理论分析并研究既有隧道爆破振动峰值速度及爆破振动主频率的衰减规律ꎮ通过理论推导ꎬ引入一套可以定量考虑频率影响的爆破振动安全评价方法ꎬ并得到如下结论:１)交叉点位于新建隧道掌子面前的爆破振动峰值速度大于交叉点位于掌子面后方的对应值ꎮ且交叉点位于掌子面前方对应的爆破振动速度衰减系数α小于掌子面后方的对应值ꎮ基于萨道夫斯基公式的拟合结果ꎬ以质点振动峰值速度ｖＰＰ作为评价指标ꎬ得到爆破振动预警的水平距离的临界范围为－３.２６ｍɤＤɤ２.８８ｍꎮ２)交叉点位于新建隧道掌子面前对应的爆破振动主频率小于掌子面超过交叉点的情况ꎮ实验数据表明ꎬ通过量纲分析建立的爆破振动主频率的预测模型具有较好的预测精度ꎬ得到的决定系数均大于０.９０ꎮ３)利用回归分析建立爆破振动主频率与质点振动峰值速度的数学关系ꎮ通过爆破主频率估计爆破振动峰值速度ꎬ构建一套可以定量考虑振动主频率影响的爆破振动评价方法ꎮ定量考虑主频率影响的ｖＰＰＳ较实测振动速度ｖＰＰ有一定幅度的减小ꎮ针对本交叉隧道工程ꎬ综合考虑爆破振动主频率及既有隧道自振频率的影响可以得到ꎬ下部隧道爆破施工对上部既有隧道的爆破振动影响在可控范围内ꎮ参考文献[１]㊀朱正国ꎬ孙明路ꎬ朱永全ꎬ等.超小净距隧道爆破振动现场监测及动力响应分析研究[Ｊ].岩土力学ꎬ２０１２ꎬ３３(１２):３７４７￣３７５２ꎬ３７５９.ＺＨＵＺＧꎬＳＵＮＭＬꎬＺＨＵＹＱꎬｅｔａｌ.Ｆｉｅｌｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｕｌｔｒａ￣ｓｍａｌｌｓｐａｃｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓ[Ｊ].ＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０１２ꎬ３３(１２):３７４７￣３７５２ꎬ３７５９.[２]㊀孙远ꎬ杨峰ꎬ郑晶ꎬ等.基于变分模态分解和小波能量熵的微震信号降噪[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０１９ꎬ４(６):４６９￣４７９.ＳＵＮＹꎬＹＡＮＧＦꎬＺＨＥＮＧＪꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｉｃｒｏ￣ｓｅｉｓｍｉｃｓｉｇｎａｌｄｅｎｏｉｓｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｄｅ￣ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｗａｖｅｌｅｔｅｎｅｒｇｙｅｎｔｒｏｐｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４(６):４６９￣４７９. [３]㊀单仁亮ꎬ宋永威ꎬ白瑶ꎬ等.基于小波包变换的爆破信号能量衰减特征研究[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０１８ꎬ３(２):１１９￣１２８.ＳＨＡＮＲＬꎬＳＯＮＧＹＷꎬＢＡＩＹꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇ￣ｎａｌｓｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ３(２):１１９￣１２８.[４]㊀ＨＵＯＸＦꎬＳＨＩＸＺꎬＱＩＵＸＹꎬｅｔａｌ.Ｒｏｃｋｄａｍａｇｅｃｏｎ￣ｔｒｏｌｆｏｒｌａｒｇｅ￣ｄｉａｍｅｔｅｒ￣ｈｏｌｅｌａｔｅｒａｌｂｌａｓｔｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｃｈａｒｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ[Ｊ].ＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ１０６:１０３５６９.[５]㊀ＹＵＣꎬＹＵＥＨＺꎬＬＩＨＢꎬｅｔａｌ.Ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｊｏｉｎｔｓｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ[Ｊ].ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔꎬ２０２１ꎬ８０(１):５３３￣５５０.[６]㊀王海龙ꎬ赵岩ꎬ王永佳ꎬ等.新建京张高铁立体交叉隧道爆破振动控制研究[Ｊ].铁道标准设计ꎬ２０１８ꎬ６２(７):１３０￣１３４.ＷＡＮＧＨＬꎬＺＨＡＯＹꎬＷＡＮＧＹＪꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｒｏｓｓｔｕｎｎｅｌｏｎＢｅｉｊｉｎｇｔｏＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕｈｉｇｈ￣ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙ[Ｊ].Ｒａｉｌ￣ｗａｙＳｔａｎｄａｒｄＤｅｓｉｇｎꎬ２０１８ꎬ６２(７):１３０￣１３４. [７]㊀ＺＨＯＮＧＧＳꎬＡＯＬＰꎬＺＨＡＯＫ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓ￣ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂｌａｓｔｖｉｂｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１２ꎬ１９(９):２６７４￣２６８０.[８]㊀ＺＨＡＯＹꎬＳＨＡＮＲＬꎬＷＡＮＧＨＬ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｖｉｂｒａ￣ｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＨｉｌｂｅｒｔ￣Ｈｕａｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥａｒｔｈＳｃｉｅｎ￣ｃｅｓꎬ２０２１ꎬ８０(５):２０６.[９]㊀中国生ꎬ房营光ꎬ徐国元ꎬ等.基于小波包分析的建(构)筑物爆破振动安全判据研究[Ｊ].岩土工程学报ꎬ２００９ꎬ３１(２):２２３￣２２８.ＺＨＯＮＧＧＳꎬＦＡＮＧＹＧꎬＸＵＧＹꎬｅｔａｌ.Ｓａｆｅｔｙｃｒｉ￣ｔｅｒｉｏｎｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔ６４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期ｐａｃｋｅｔａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００９ꎬ３１(２):２２３￣２２８.[１０]㊀李洪涛.基于能量原理的爆破地震效应研究[Ｄ].武汉:武汉大学ꎬ２００７.ＬＩＨＴ.Ｓｔｕｄｙｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｓｔ￣ｉｎｄｕｃｅｄｓｅｉｓｍｉｃｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｔｈｅｏｒｙ[Ｄ].Ｗｕｈａｎ:ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００７.[１１]㊀张立国ꎬ龚敏ꎬ于亚伦.爆破振动频率预测及其回归分析[Ｊ].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)ꎬ２００５ꎬ２４(２):１８７￣１８９.ＺＨＡＮＧＬＧꎬＧＯＮＧＭꎬＹＵＹＬ.Ｆｏｒｅｃａｓｔａｎｄｒｅｇｒｅｓ￣ｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ[Ｊ].Ｊｏｕｒ￣ｎａｌｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)ꎬ２００５ꎬ２４(２):１８７￣１８９.[１２]㊀王海龙ꎬ赵岩ꎬ王海军ꎬ等.基于ＣＥＥＭＤＡＮ￣小波包分析的隧道爆破信号去噪方法[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２１ꎬ４１(５):１２５￣１３４.ＷＡＮＧＨＬꎬＺＨＡＯＹꎬＷＡＮＧＨＪꎬｅｔａｌ.Ｄｅ￣ｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｂａｓｅｄｏｎＣＥＥＭＤＡＮｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ￣ｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２１ꎬ４１(５):１２５￣１３４. [１３]㊀单仁亮ꎬ赵岩ꎬ王海龙ꎬ等.下穿铁路隧道爆破振动衰减规律研究[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２２ꎬ４２(８):１４３￣１５７.ＳＨＡＮＲＬꎬＺＨＡＯＹꎬＷＡＮＧＨＬꎬｅｔａｌ.Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎａｒａｉｌｗａｙｔｕｎｎｅｌ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２２ꎬ４２(８):１４３￣１５７. [１４]㊀国家安全生产监督管理局.爆破安全规程:ＧＢ６７２２ ２０１４[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２０１４.ＳｔａｔｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＷｏｒｋＳａｆｅｔｙ.Ｓａｆｅｔｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒｂｌａｓｔｉｎｇ:ＧＢ６７２２ ２０１４[Ｓ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＳｔａｎｄａｒｄｓＰｒｅｓｓｏｆＣｈｉｎａꎬ２０１４.[１５]㊀ＴＩＡＮＸＸꎬＳＯＮＧＺＰꎬＷＡＮＧＪＢ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｒｏ￣ｐａｇａｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｓｔｒａｔｕｍａｎｄｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＳｏｉｌＤｙｎａ￣ｍｉｃｓａｎｄＥａｒｔｈｑｕａｋｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ１２６:１０５８１３. [１６]㊀ＤＥＮＧＸＨꎬＷＡＮＧＪＹꎬＷＡＮＧＲꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｎａｎｅｘｉｓｔｉｎｇｒｏａｄ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ１８(１２):１３８１￣１３９３.[１７]㊀ＹＡＮＧＪＨꎬＣＡＩＪＹꎬＹＡＯＣꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔ￣ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｎｔｕｎｎｅｌｓｕｒｆａｃｅｓａｎｄｉｎｓｉｄｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ[Ｊ].ＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＲｏｃｋＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ５２(１１):４７４７￣４７６１.[１８]㊀ＬＵＷＢꎬＬＥＮＧＺＤꎬＨＵＨＲꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｓｔ￣ｇｅｎｅｒａｔｅｄｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅ￣ｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ２２(１１):１３７４￣１３９８.[１９]㊀朱传统ꎬ刘宏根ꎬ梅锦煜.地震波参数沿边坡坡面传播规律公式的选择[Ｊ].爆破ꎬ１９８８(２):３０￣３４.ＺＨＵＣＴꎬＬＩＵＨＧꎬＭＥＩＪＹ.Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌａｗｏｆｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｌｏｐｅｓｕｒｆａｃｅ[Ｊ].Ｂｌａｓｔｉｎｇꎬ１９８８(２):３０￣３４. [２０]㊀ＨＵＹＧꎬＹＡＮＧＺＷꎬＨＵＡＮＧＳＬꎬｅｔａｌ.Ａｎｅｗｓａｆｅ￣ｔｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｉｎｈｉｇｈｒｏｃｋｓｌｏｐｅｗｉｔｈｊｏｉｎｔｓ[Ｊ].ＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＲｏｃｋＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ５３(２):３０１５￣３０２９.[２１]㊀宋光明ꎬ陈寿如ꎬ史秀志ꎬ等.露天矿边坡爆破振动监测与评价方法的研究[Ｊ].有色金属(矿山部分)ꎬ２０００(４):２４￣２７.[２２]㊀ＺＨＡＯＹꎬＳＨＡＮＲＬꎬＷＡＮＧＨＬꎬｅｔａｌ.Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅ￣ｓｐｏｎｓｅａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｃｒｏｓｓ￣ｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇ[Ｊ].ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔꎬ２０２２ꎬ８１(１０):４１７.[２３]㊀贾海鹏ꎬ刘殿书ꎬ陈斌ꎬ等.相邻隧道爆破振速分布规律研究[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０１９ꎬ４(６):５０６￣５１４.ＪＩＡＨＰꎬＬＩＵＤＳꎬＣＨＥＮＢꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｖｉｂｒａ￣ｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｏｆａｄｊａｃｅｎｔｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４(６):５０６￣５１４.[２４]㊀孙中博ꎬ赵毅鑫ꎬ王海亮ꎬ等.临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０２３ꎬ８(１):８３￣９２.ＳＵＮＺＢꎬＺＨＡＯＹＸꎬＷＡＮＧＨＬꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｎｈｉｇｈ￣ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｎｅａｒｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２３ꎬ８(１):８３￣９２.７４２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

隧道爆破震动测试报告

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。