新建隧道近距离上跨既有隧道段爆破振动控制技术研究

摘要

随着我国交通建设进程的迅速加快，交通路网不断地发展壮大，隧道数量在逐渐增加，隧道相互临近的情况也越来越多。目前，钻爆法仍是岩石隧道的一种主要施工方法，钻爆开挖时，炸药爆炸产生的振动效应，不可避免地会对周围建（构）筑物造成影响。如何同时保证既有建（构）筑物的安全和新建隧道的工程效率，是隧道爆破施工中的主要矛盾之一。
　　本文以贵州省遵义市市政主干道新安江隧道上跨渝黔高铁黄山坡隧道为工程背景，从爆破应力波理论角度开展了隧道混凝土衬砌振速研究，对隧道爆破振动遇断层破碎带的衰减规律进行了数值模拟研究，通过现场测试对依托工程爆破方案进行了优化、验证。主要研究成果如下：
　　（1）利用弹性应力波理论，将隧道衬砌（初期支护或二次衬砌）内表面视为自由面，得到了应力波的不同入射角、不同混凝土强度情况下隧道衬砌（初期支护或二次衬砌）的振速阈值。推导了弹性应力波在初期支护与二次衬砌中所引起的振动强度比值关系式，并对代表性工况下的比值进行计算。
　　（2）借助LS-DYNA动力分析数值模拟软件，建立了含断层的隧道爆破二维模型，分析了断层前后质点振速波形变化规律，探讨了爆破振动遇断层的振速变化过程。同时，研究了断层破碎带距爆源距离、断层破碎带厚度和断层破碎带充填介质特性对爆破振动的影响规律。
　　（3）针对依托工程爆破方案保守的缺点，对现场测试数据进行回归分析，并应用振速阈值结论，采取相关措施优化原方案。对现场爆破振动监测数据进行分析，验证了优化方案的合理性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1论文选题背景及研究意义

1.2依托工程概况

1.3研究现状

1.4研究内容及技术路线

第二章 岩石爆破振动控制的基本理论

2.1爆破理论的发展

2.2爆破应力波

2.3爆破振动的安全判据及控制标准

2.4地质中的断层破碎带

2.5隧道爆破减震措施

2.6本章小结

第三章 隧道衬砌爆破振动速度研究

3.1 P波在不同介质界面上的反射与透射

3.2隧道衬砌爆破振速阈值研究

3.3初期支护与二次衬砌振动强度比值研究

3.4本章小结

第四章 断层破碎带对爆破振动影响的数值模拟研究

4.1 ANSYS/LS-DYNA软件介绍

4.2 ANSYS/LS-DYNA模型的建立

4.3爆破振动在含断层破碎带介质中的传播规律

4.4不同断层破碎带因素对爆破振速衰减的影响

4.5本章小结

第五章 依托工程爆破振动测试及爆破方案优化

5.1原爆破方案

5.2爆破振动测试

5.3控制爆破段以外峰值振速分析及振动控制

5.4优化后的爆破方案

5.5优化方案可行性验证

5.6主震频率分析

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢