仙女岩隧道进口浅埋段爆破引起地表建筑物振动特征及控制指标

摘要

目前爆破开挖技术仍是大量浅埋岩质隧道的一种主要施工方法，然而许多浅埋隧道地表往往存在建筑物等工程结构，爆破开挖难免会引起地表建筑物的振动响应，从而影响居民生活和建筑物的正常使用;为了有效控制建筑物的爆破振动，就需要对其爆破振动响应特征进行研究。
　　本文以仙女岩隧道进口浅埋段为工程背景，采用现场测试、数据整理分析、查阅资料、数值模拟分析相结合的方法，对爆破地震波的传播规律、建筑物的振动响应特征以及振动控制指标三个方面进行研究。
　　首先，通过爆破地震波波形分析发现掏槽孔段振动强度最大，是整个波形的峰值;质点振速的回归分析结果表明其衰减规律不符合萨道夫斯基公式，可能是场地不规则或测试数据未能完全反映实际情况造成的。
　　其次，对2号房子的测试数据进行分析，得出了建筑物在迎爆侧的爆破地震效应大于背爆侧的;统计表明，该房屋处水平方向振速比垂直方向的大，而水平方向振动对建筑物影响更大，因此对水平方向的振速进行控制是关键。通过研究1号房子处三个方向振速衰减情况可得:爆心距大于40m时衰减率较高，小于40m时衰减率很低，40m相当于一个临界值;三个方向振速衰减率对比发现，爆心距区间(40m～80m)内水平径向的最大，区间(30m～40m)内则最小。爆破地震波振动持时大多在1s以内，由于衰减较快，主振段的持时很小，一般不超过0.5s，更短的则小于0.1s;FFT分析发现:振速幅值较大部分的频率集中分布于区间(19.0 Hz，120.0 Hz)，其它频率范围的振速幅值较小。
　　再次，通过观察加载时模型的各方向位移云图，发现房屋与基础模型的振动位移较大处一般在边墙表面、楼板面、结构拐角、门窗边沿以及墙体接缝和基础表面位置附近。在只考虑单一方向爆破振动荷载的条件下，质点位移时程曲线在有些轴向表现为随时间的波动递增，而在另外某个轴向却表现为平衡位置附近的上下摆动。在三个方向地震波共同作用条件下，质点的位移时程曲线则大多表现为随时间的波动递增，偶尔也呈现上下摆动的情况。
　　最后，对全体各个方向爆破地震波加载的计算结果进行统计，得到屋内层间位移的最大值为1.84mm，按建筑物抗震变形验算要求，模型质点位移是安全的，与观测结果相符，表明建筑物爆破振动位移控制指标可以参考抗震设计规范，该规范也能作为将来完善爆破振动安全规程的有益借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 爆破地震波性质及其传播规律的研究现状

1．2．2 爆破地震波作用下建筑物振动特征的研究现状

1．2．3 爆破振动安全判据的研究现状

1．3 课题研究目标、内容、方法和技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法和技术路线

第2章 仙女岩隧道进口浅埋段爆破振动现场测试

引言

2．1 西成客专仙女岩隧道工程概况

2．1．1 仙女岩隧道简介

2．1．2 主要地质条件概述

2．1．3 设计概况

2．1．4 爆破方案

2．2 隧道掘进爆破现场测试方案布置

2．3 爆破振动数据采集系统

2．3．1 振动数据采集系统简介

2．3．2 测试系统的参数设置

2．4 爆破振动效应测试结果

2．5 本章小结

第3章 仙女岩隧道进口浅埋段爆破地震效应特征分析

3．1 爆破地震波波形分析

3．2 爆破地震效应的质点峰值振速分析

3．2．1 振速回归分析

3．2．2 2号房子基础表面的质点振速变化趋势分析

3．2．3 1号房子基础表面质点峰值振速的衰减状况分析

3．3 爆破地震效应振动持时分析

3．4 爆破地震效应的频谱分析

3．5 本章小结

第4章 浅埋隧道爆破振动作用下建筑物响应的控制指标

4．1 前言

4．2 LS-DYNA程序简介

4．3 房屋与基础性质参数

4．4 有限元模型与荷载

4．5 爆破振动作用下房屋的位移分析

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研实践