多级楔形掏槽微振动爆破控制技术

摘要

采用钻爆法施工的隧道，施工过程中不可避免地要产生爆破振动，不仅威胁周围建（构）筑物的安全而且危害居民的身心健康。如何在不影响或少影响施工效率的前提下，尽可能降低爆破振动，己成为隧道爆破施工首要解决的问题。为降低地铁车站爆破施工对周围建筑物的振动扰动、提高爆破施工效率，本文以青岛地铁2号线一期工程土建01标延安路车站近接建筑物爆破施工为背景，在爆破振动控制标准严格要求的条件下，从理论分析和现场试验两个方面，对多级楔形掏槽减振机理、不同掏槽爆破参数对地表建筑物振动影响、掏槽爆破振动影响因素权重及自由面与最小抵抗线对隧道爆破振动影响进行了研究，并将研究成果应用于地铁车站爆破施工中，不仅将爆破振速控制在设计允许的范围内，而且提高了施工效率，保证了工期。本文的主要研究结论有：　　（1）多级楔形掏槽的减振机理可以从单段最大起爆药量和自由面个数两个方面进行分析。　　（2）多级楔形掏槽在浅埋暗挖隧道近接建筑物爆破施工中具有较好的减振效果。其比钻孔、爆破振动控制、炮孔利用率、炸药雷管单耗等经济技术指标均优于大直径中空孔直眼掏槽。多级楔形掏槽的第二级、第三级掏槽逐孔起爆，减振效果显著。在炮孔深度1.1m，单孔装药量0.3kg的情况下，较掏槽孔成对起爆，掏槽孔逐孔起爆产生的峰值振速最高可降低67.5％。同时掏槽孔逐孔起爆不会降低掏槽的炮孔利用率。　　（3）爆破振动控制严格时，宜选用三级以上的多级楔形掏槽，各级掏槽的炮孔倾角从低级向高级逐渐增大，第三级掏槽炮孔深度应大于其他掏槽孔，第一级与第二级掏槽、第二级与第三级掏槽的间距不宜超过0.4m，第二级掏槽孔数布设5对，其他级布设4对，同级掏槽孔宜采用先中间后两边起爆顺序，段最小间隔时间25ms以上，可取得较好的减振效果。　　（4）采用灰色关联分析法，以现场实测数据为样本，结合MATLAB程序计算，得出多级楔形掏槽爆破振动可控影响因素的重要度排序，从大到小依次为：掏槽区比钻孔、第二级掏槽单段最大起爆药量、第一级掏槽单段最大起爆药量、第二级掏槽孔炮孔深度、第三级掏槽孔炮孔深度、掏槽级数、第三级掏槽单段最大起爆药量、同级掏槽孔起爆顺序、段最小间隔时间。　　（5）爆破振动受自由面与最小抵抗线共同影响。在爆心距、单段最大起爆药量相同而自由面个数不同时，自由面数量越多，位于隧道斜上方的质点振动强度越小；自由面个数相同而最小抵抗线方向不同时，质点振动强度也不同，其中最小抵抗线方向竖直向上时，质点振动强度最小；质点振动强度还与最小抵抗线大小有关，相同条件下，最小抵抗线大，质点振动强度也大。　　本文的研究结论可为类似工程建设提供参考。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的提出

1.2 研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

1.4 本章小结

2 多级楔形掏槽爆破与减振机理

2.1 多级楔形掏槽爆破机理

2.2 多级楔形掏槽减振机理

2.3 本章小结

3 多级楔形掏槽减振试验

3.1 施工概况

3.2 多级楔形掏槽爆破参数

3.3 多级楔形掏槽在减振爆破工程中的应用

3.4 本章小结

4 多级楔形掏槽爆破振动影响因素分析

4.1 影响因素及分析方法

4.2 灰色关联法计算原理

4.3 多级楔形掏槽爆破振动影响因素的GRA分析

4.4 本章小结

5 自由面与最小抵抗线对爆破振动的影响分析

5.1 施工概况

5.2 爆破振动监测数据分析

5.3 右线TBM始发导洞爆破方案优化

5.4 其他爆破工程中的应用

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间主要成果