隧道爆破开挖引起临近建筑物振动效应研究

摘要

本文以青岛地铁3号线火车站区段隧道爆破开挖导致地表及建筑物振动影响为工程背景，根据勘察所提供的勘测资料以及隧道附近建筑物的相关数据，将岩土体、建筑以及隧道看作—整体模型，运用ABAQUS有限元分析软件进行模拟分析，以水平径向及切向和垂直方向三个方向的振动速度作为控制隧道爆破振动影响的标准，将现场实测数据和模拟结果对比分析确定建筑物的安全性;在此基础上通过数值模拟分别研究爆心距以及隧道埋深对建筑物测点振动速度的影响规律，探讨振动速度高程放大效应;最后结合工程监测数据优化萨道夫斯基经验公式，验证公式的可靠性。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)根据地质资料，参照《爆破安全规程》和《工程岩体分级国家标准》，结合青岛实际地质情况利用岩石强度折减法确定各级岩土的力学参数以及地表附近建筑物结构类型及力学参数。
　　(2)结合地质参数及爆破参数求得该段区域岩土体的瑞利阻尼系数;运用ABAQUS有限元软件模拟隧道爆破开挖，确定隧道爆破的空洞放大效应影响范围，沿隧道径向方向空洞效应较明显，放大倍数为1.0594-1.3427倍，且距离在20m以内;沿隧道切向方向的空洞效应不明显，当距离小于7m时，其放大1.08-1.2805倍。
　　(3)模拟结果和监测结果较接近，误差在15％以内;监测中的顶层测点振动速度是底层测点振动速度的3.59倍，模拟得出的放大倍数为3.14倍。
　　(4)探讨了埋深与水平距离对爆破引起测点振动速度的影响规律，当水平距离小于12m时，随着水平距离的增加振动速度迅速衰减，当大于12m时，测点的振动速度衰减情况趋于平稳;随着埋深的增加各层测点振动速度平稳的衰减，且高程放大效应的影响越来越小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧道爆破地表振动衰减规律及空洞效应研究现状

1．2．2 隧道爆破对建筑物振动影响及高程放大效应的研究现状

1．2．3 存在问题

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 青岛地铁隧道爆破施工简介

2．1 工程概况

2．1．1 工程简介

2．1．2 工程地质条件

2．1．3 隧道附近地表建筑分布情况

2．1．4 工程地质评价

2．2 爆破施工设计方案

2．2．1 爆破设计原则

2．2．2 爆破材料参数与爆破震动校核

2．2．3 装药结构及填塞

2．2．4 炮孔布置及起爆网络

2．3 爆破施工过程中可能出现的问题

2．4 本章小结

第3章 爆破振动空洞效应模拟与分析

3．1 ABAQUS有限元简介

3．2 围岩及建筑结构参数选取

3．2．1 隧道围岩参数的选取

3．2．2 结构参数的选取

3．3 瑞利阻尼系数的确定

3．4 隧道空洞效应的探讨

3．4．1 隧道水平径向的振动速度变化规律

3．4．2 隧道水平切向的振动速度变化规律

3．4．3 隧道爆破开挖的影响范围分析

3．5 本章小结

第4章 隧道爆破引起建筑物振动分析

4．1 爆破荷载的形式

4．1．1 爆破荷载峰值

4．1．2 爆破荷载作用持续时间

4．1．3 等效荷载作用位置

4．2 建筑物振动模拟分析

4．2．1 基本假定

4．2．2 计算模型

4．3 隧道爆破开挖对建筑物影响的数值模拟分析

4．3．1 隧道爆破开挖引起建筑物振动速度变化规律分析

4．3．2 数值模拟结果与监测数据对比分析

4．4 建筑物振动速度随爆心距及隧道埋深的变化规律分析

4．4．1 建筑物振动速度随爆心距的变化规律分析

4．4．2 建筑物振动速度随埋深的变化规律分析

4．5 爆破振动的高程放大效应探讨

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研工作

致谢