小净距大断面浅埋隧道爆破振动效应研究

摘要

小净距大断面浅埋隧道在修建过程中带来的爆破开挖对地表及建筑物造成的振动危害越来越受到人们的重视。如何有效地控制小净距大断面浅埋隧道爆破振动效应造成的影响已经成为工程爆破应用研究的重要课题。
　　本文以重庆双碑隧道为工程背景，结合隧道开挖爆破现场条件，在浅埋段进行了多次爆破地表振动测试，通过对不考虑地表高程变化和考虑地表高程变化两种工况下的振动测试数据分析，得出了地表振动的衰减规律和频谱特性。对比掌子面前后的振动数据发现振动速度在掌子面处最大，距掌子面同距离处的振动速度掌子面前方大于后方。振动速度以掌子面为中心向两侧呈现衰减趋势，掌子面前方20m范围内衰减较快；20m范围外衰减较为平缓。
　　对考虑高程变化影响的地表振动速度测试数据进行比较后发现，随着高程的增大，地表振动速度峰值存在高程放大效应，放大系数在1.06～1.47之间。地表振动速度衰减可用修正的萨道夫斯基公式描述。双碑隧道垂直向振动速度衰减参数为K=140.55，α=0.728，β=1.297；水平向振动速度衰减参数为K=101.266，α=0.93，β=1.341。
　　采用数值模拟软件对不考虑地表高程变化地质段(埋深25m)进行了模拟计算，与实测结果进行对比验证了数值模拟的可行性。并模拟了25m、20m、15m和10m四种埋深工况下爆破对地表振动速度的影响。通过模拟得出埋深对地表振动速度的影响范围在掌子面后方5m到掌子面前方20m之间，随着埋深的减小，地表振动速度逐渐增大，当埋深小于开挖宽度时，埋深对地表振动速度幅值的增大起着重要的影响。