密集居民区城市隧道爆破施工对周边构筑物的振动响应规律及安全控制技术研究

摘要

进入21世纪，伴随着城市交通事业的进一步发展，地下隧道工程（轻轨、地铁等）日益增多。隧道穿越大面积密集民用房屋建筑的工程逐渐出现，动力荷载对地表既有构筑物影响很大。因此，开展密集居民区隧道爆破施工对地表建（构）筑物影响的研究是非常必要的。
　　本论文以莞惠城际GZH-7标为依托，采用现场监测、理论分析、数值仿真及试验段试验相结合的方法，较为系统地研究了隧道爆破施工穿越密集居民对地表的影响，主要成果如下:
　　(1)通过资料调研、现场振动监测及房屋病害分析，结合莞惠城际GZH-7标段房屋类型、特点，得到建筑物的动力控制标准:1.5cm/s。
　　(2)通过对地表振速的监控、数值模拟及试验段分析，提出了地表测点布置原则;根据对不同结构类型（框架/砌体）、高度（2层/4层）、距离（距隧道开挖中心线距离）的房屋在施工爆破过程中产生的振速、应力、位移等规律的系统研究，提出了房屋监控的基本原则。
　　(3)通过对CD法不同工序、进尺进行数值模拟并结合现场监测数据分析表明:CD法上半断面开挖对地表产生的影响（振速）较大，施工中应重点监控，尤其应重视第一部分的开挖爆破;同时，结合地表房屋不同布置，给出了适宜的CD法施工工序。
　　(4)通过数值模拟、理论分析及现场试验，提出了基于现场监测数据和数值模拟相结合的最大段药量确定方法，同时，后续现场爆破若按照萨道夫斯基进行最大段药量估算时，建议乘以0.9的折减系数。
　　(5)依据微差时间间隔计算的流程，采用数值模拟手段，对不同的微差时间间隔下产生的效应（振速、频率等）进行了系统的分析，提出了依托工程合理的微差控制时间。
　　(6)对现场采用的水压爆破进行了分析，得到水压爆破具有良好的减震及除尘等效果，适宜在城市隧道开挖中推广应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 爆破地震波特性及传播规律

1．2．2 爆破振动强度预测

1．2．3 爆破振动安全判据

1．2．4 爆破振动安全控制措施

1．3 本文研究的主要内容

1．4 本文研究的技术路线

第2章 隧道施工爆破的地层动力特性研究

2．1 依托工程典型工点概况

2．2 依托工程爆破安全控制基准的制定

2．3 依托工点现场爆破方案设计

2．3．1 爆破设计参数

2．3．2 开挖进尺选择

2．4 建筑物振动特性分析

2．5 不同围岩条件下爆破振动地层动力特性分析

2．5．1 爆破数值计算中关键问题的处理

2．5．2 模拟计算方案的拟定

2．5．3 数值模型与计算参数

2．5．4 计算结果及分析

2．6 爆破现场监测数据分析

2．6．1 监测内容及目的

2．6．2 监测仪器及信号处理

2．6．3 监测点位布置

2．6．4 监测数据的对比分析

2．7 本章小结

第3章 密集居民区隧道爆破施工工序及合理进尺的研究

3．1 依托工点的选择

3．2 爆破工序合理性分析

3．2．1 计算方案拟定

3．2．2 计算结果分析

3．3 爆破合理进尺分析

3．4 现场监测数据的对比分析

3．5 本章小结

第4章 密集居民区隧道爆破施工对既有构筑物的动力响应规律及安全性评估

4．1 概述

4．2 依托工程典型工点概况

4．3 施工爆破对构筑物的动力响应规律分析

4．3．1 计算方案拟定

4．3．2 数值分析中关键问题的处理及材料参数选取

4．3．3 计算结果分析

4．4 隧道施工过程中既有构筑物的安全性评估

4．5 本章小结

第5章 密集居民区隧道爆破施工中振动控制措施的研究

5．1 引言

5．2 最大段药量的合理确定

5．2．1 概况

5．2．2 基本思路

5．2．3 基于萨道夫斯基公式对最大段药量的合理确定

5．2．4 基于数值模拟的最大段药量确定

5．2．5 基于萨道夫斯基公式与模拟分析结果的对比

5．2．6 小结

5．3 隧道爆破施工中合理微差时间间隔的选取

5．3．1 概述

5．3．2 岩体弹性波类型及传播规律分析

5．3．3 依托工程合理微差时间确定的基本思路

5．3．4 基于现场不同级别围岩的监测数据对合理微差时间的确定

5．3．5 基于数值仿真的合理微差时间间隔的确定

5．3．6 小结

5．4 水封堵爆破技术现场应用试验研究

5．4．1 工程概况

5．4．2 水封堵爆破特点

5．4．3 水封堵爆破设计

5．4．4 应用效果分析

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目