深部岩体爆破开挖围岩动态破坏机理研究

为了揭示高地应力下爆破开挖损伤区(EDZ)形成机理,建立了非均匀应力场条件下深部岩体爆破开挖卸荷数学模型,并利用模态分解和拉普拉斯变换获得不同应力环境中爆破开挖围岩的应力重分布解析解。结合有限元数值模拟,采用Hoek-Brown准则确定岩体强度参数,揭示了爆破加载和初始应力卸载对EDZ形成的定量化贡献。结果表明:爆破加载与初始应力卸载以及产生的次生应力在弹性阶段线性叠加。在浅部较低应力环境下,爆破加载是EDZ形成的主导因素。随着应力的增加,初始应力状态对EDZ的影响更加显著,而爆破加载是高度损伤区(HDZ)形成的主要因素。

小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性影响研究

为研究小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性的影响,以浙江义东高速防军隧道项目为工程背景,根据能量衰减规律推导出爆破施工中围岩振速计算公式,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟不同净距条件下围岩振速及应力的变化规律,将围岩振速数值结果与理论值进行对比分析,验证了振速计算公式的准确性。根据振速与应力之间关系,提出保证隧道安全施工的振速阈值。结果表明:后行洞围岩振速大小理论值与模拟值最大相对误差为5.9%,与现场监测数据最大相对误差为7%,验证了理论公式的准确性;后行洞隧道振速峰值与先行洞隧道爆破中心距呈负相关,围岩迎爆侧面监测点振速峰值大于背爆侧,2 D为防军隧道爆破施工时最小安全净距(D为隧道净距),此时上台阶开挖最大振速峰值约为下台阶的1.2倍;爆破开挖后围岩应力峰值与振速峰值主要集中在拱腰及拱脚附近,随着净距增大,先行洞对后行洞的影响逐渐减弱,最终忽略不计;爆破作用下,围岩应力峰值和振速峰值具有一定线性关系,保证隧道爆破安全施工的振速控制阈值为1.9 cm/s,研究成果可为今后类似小净距隧道工程爆破施工提供借鉴。

梅蓄电站二期上引水洞爆破开挖诱发空气超压对上库事故闸门的影响分析

爆破开挖过程中产生的空气超压可能会影响周边建构筑物的安全。梅州抽水蓄能电站二期引水平洞的爆破作业区,距离在一期工程中已建好并投入运行的二期工程引水上平洞上库钢质事故闸门仅81 m,爆破作业可能会影响事故闸门的稳定运行。为此,以梅州抽水蓄能电站二期引水上平洞的爆破开挖为对象,开展了爆破空气超压现场监测工作,分析了爆破空气超压的分布规律及其对梅州抽水蓄能电站上库事故闸门的安全影响,为分析爆破空气超压对上库事故闸门的安全影响提供了支撑。现场的爆破空气超压监测数据表明:距离爆破掌子面约80 m的事故闸门前的空气超压水平分布在0.63~3.46 kPa,远小于建议的相应的爆破安全控制标准100 kPa;闸门前使用胶帘等防护设施可以有效减小闸门位置的空气超压,实测的第4次和第5次爆破空气超压减小了55%以上;单段装药量及总装药量得到有效控制时,实测的空气超压值远低于建议的控制标准;现场宏观调查及其他检测数据也未见异常,爆破施工未影响上库事故闸门的安全运行。

基坑爆破开挖对邻近隧道的振动影响分析

为了研究基坑爆破施工对邻近隧道的振动影响,以珠海某城轨隧道邻近基坑爆破开挖工程为背景,基于爆破设计方案,通过FLAC3D软件模拟隧道在爆破荷载下的动力响应,分析了爆破振动随爆心距变化的规律,研究了隧道的振动效应,并结合现场监测结果,评价了减振孔的降振效果。研究结果表明:场地系数和衰减指数对同段起爆最大药量的影响较大;爆破振动随爆心距的增加呈衰减趋势,离爆源较近的断面振动效应明显,衰减较快,离爆源较远的断面衰减较慢;爆破开挖的振动效应对隧道安全性影响显著,尤其是隧道迎爆侧;减振孔的设置会改变隧道断面的峰值振速分布规律,1排减振孔的降振效果显著,减振孔排数继续增加的降振效率则相对趋于平缓。该研究成果可为后续类似工程提供借鉴。

地下储备工程穹顶爆破开挖对邻近洞室的动力响应研究

【目的】探究地下洞室群爆破开挖过程中对邻近洞室安全稳定的影响。【方法】依托某地下储备工程,开展地下洞室群穹顶爆破开挖对邻近洞室的影响分析,研究不同埋深对邻近洞室动力响应影响。【结果】研究表明:支坑道爆破开挖工况相对于主坑道为上穿或下穿关系,位移响应与振速响应情况主要以竖向为主。主坑道的剪应力主要集中范围扩展到拱腰部位,最大剪应力出现在迎爆侧直墙中部附近,但仍处于主坑道围岩的抗拉强度范围内;穹顶外环爆破开挖时,对应内圆结构振速、位移响应均较大,拱顶、拱腰以水平为主,与穹顶外环接壤的拱脚位置则以竖向为主,最大拉应力和最大剪应力均出现在拱脚附近的围岩。【结论】工程中可在穹顶内圆、外环交界处设置型钢支撑,加强穹顶内圆结构的稳定性;在相同爆破条件下,且处于深埋状态时,埋深对邻近洞室振速响应几乎无影响。

小净距隧道爆破开挖振动控制措施探讨

不同于单洞或分离式隧道,小净距隧道后行洞爆破开挖会对先行洞产生较大的振动影响。本文对小净距隧道爆破振动特性进行分析,总结并分析现有的爆破振动控制措施,归纳应用于小净距隧道的减振措施,以实际小净距隧道工程为例,提出并应用的综合减振措施使先行洞迎爆侧的振速降低了50%左右,保障小净距隧道先行洞的安全性,最后探讨未来减振技术研究的方向。

超深路堑爆破开挖范围自动化遥测方法

当前由于未能利用遥感技术对路堑爆破开挖范围数据进行采集,导致该方法在进行自动化测量时,存在测量误差大、测量精度低以及测量速度差的问题。为此,提出超深路堑爆破开挖范围自动化遥测方法。首先基于热成像技术获取路堑挖掘范围图像,利用迭代算法对图像中的光斑进行滤除,获取新的遥感图像;再将摄影测量与遥感技术结合采集图像中的数据信息,构建两个区域模型;最后基于构建的模型,完成目标函数的计算,实现对路堑开挖范围自动化遥测。实验结果表明,该方法进行自动化测量时,测量误差小、测量精度高、测量速度快。

压缩空气储能人工硐室储气库爆破开挖技术探讨

为支撑世界首例300 MW级压缩空气储能人工硐室储气库工程的安全建设,满足储气库围岩的损伤控制要求,对人工硐室储气库爆破施工中的掏槽孔区域位置、最大一段装药量和爆破临空面布置等参数设计展开分析,获得人工硐室储气库先导洞掏槽孔区域位置的基本布置方法,阐明多段位爆破装药量设计和延时设计的平衡原则,提出“一变二、二转四;二四同进、直至洞底”爆破开挖思路。通过联合应用上述3种方法,发现爆破开挖后硐壁围岩新产生的裂缝较少,表明爆破应力得到较好控制。

沙岗山铁路隧道微台阶法爆破开挖施工技术研究

针对爆破开挖施工振动速度较大、峰值速度较高,容易导致围岩失稳、隧道形变等问题,以沙岗山铁路隧道施工项目为依托,开展微台阶法爆破开挖施工技术研究。先阐述工程概况,然后以此为基础,完成施工技术的设置,通过设置复式楔形掏槽分区、布置沙岗山铁路隧道爆破炮孔、连接隧道起爆组网等步骤,实现爆破开挖任务。最后通过测试完成该技术施工效果的验证。实例分析结果验证了该技术的施工质量更佳,能够应用于实际工程中。

多次爆破开挖下硐室围岩损伤累积及松动圈扩展规律研究

为了探究硐室围岩在多次爆破开挖下的损伤累积及松动圈扩展规律,结合某试验硐室爆破开挖工程,通过ANSYS/LSDYNA重启动技术模拟多次爆破开挖下围岩的损伤累积,采用地质雷达法测定多次爆破开挖后围岩松动圈厚度,分析围岩松动圈扩展规律,最后明确硐室围岩损伤范围与松动圈厚度之间的定量关系。研究结果表明:多次爆破开挖后围岩损伤累积范围同松动圈厚度一样呈单调递减趋势,增长速率逐次降低,直至不再累积扩展;将损伤变量D在0.25~0.78之间的损伤范围看作围岩松动圈厚度,数值模拟结果与现场测试结果误差较小,说明在一定程度上岩体损伤累积程度的变化就是围岩松动圈厚度的变化。相关结论可为今后爆破开挖下硐室围岩研究提供一定参考。

某水库大坝保护范围内爆破开挖对大坝结构安全性影响分析

当爆破开挖施工距离大坝较近时,爆破振动必然会对大坝的结构安全性产生一定程度的不良影响。分析爆破振动对大坝结构安全性的影响范围和影响程度,并对爆破开挖方案和施工期大坝安全防护提出合理建议是设计和施工中必须考虑的一个重要问题。结合南一水库大坝保护范围内左岸新建取水口及隧洞工程,建立混凝土重力坝爆破振动响应数值模型,对大坝在爆破振动过程中的应力特征和坝体振速进行分析,评价爆破振动对大坝结构安全性的影响,对类似爆破开挖工程有一定的参考价值。

不同条件下后施工隧道爆破开挖对邻近隧道振速的影响规律

为研究后施工隧道爆破开挖对邻近隧道的影响,以格鲁吉亚E60高速公路隧道为工程背景,通过对大断面浅埋双线隧道爆破开挖进行数值模拟,探究爆破荷载对不同间距、不同埋深、不同围岩等级的邻近隧道振速的影响。结果表明:爆破荷载以后施工隧道掌子面为中心向四周围岩传播;在邻近隧道距爆源前方5 m的断面处围岩振速达到最大值,邻近隧道中爆源前方振速大于后方振速,且迎爆侧振速远远大于背爆侧振速,迎爆侧振速衰减速率大于背爆侧振速衰减速率,邻近隧道拱腰受到爆破荷载的影响最明显;邻近隧道围岩的x方向振速最大,z方向振速次之,y方向振速最小;不同条件下隧道间距、隧道埋深和围岩等级均与邻近隧道围岩及初期支护振速成反比,其中围岩等级对邻近隧道爆破的影响最显著。

深部隧道爆破开挖诱发围岩损伤与扰动效应数值分析

现阶段,不同地应力条件下深部岩体受爆破作用的损伤破坏分析尚显不足。为了研究深部隧道围岩爆破开挖损伤破坏规律,基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用Riedel-Hiermaier-Thoma本构模型,对不同地应力环境下隧道爆破效果影响因素、围岩扰动范围等问题进行数值分析。结果表明:双向等压隧道的断面损伤程度与地应力水平呈负相关;随着地应力上升,地应力对隧道底板的损伤抑制作用渐为明显;隧道腰部围岩受爆破扰动较为突出,其应力和振动速度均随侧压力系数增大而大幅升高,且振动速度增幅超过40%,明显高于顶部围岩;在垂直应力20 MPa条件下,腰部测点应力、振动速度幅值随侧压力系数增加而增大的趋势较缓;当垂直应力升高至60 MPa时,侧压力系数对围岩扰动的影响较大。相关结论对实际工程施工具有重要指导意义,同时对隧道围岩稳定性监测与支护参数优化具有一定参考价值。

引水隧洞爆破开挖对临近隧道振动的影响及控制

针对新建引水隧洞爆破施工对临近隧道振动的影响,以深圳市石岩北引水隧洞工程为依托,运用MIDAS GTS NX有限元软件建立爆破振动模型,对邻近隧道峰值振速变化规律进行研究。结果表明:爆破峰值振速与单段最大炸药量呈线性正相关,与爆源和测点的距离呈反相关,并受到爆破区域岩性的影响。在最不利工况下,爆破施工引起的峰值振速为6.73 cm/s,大于振动预警值2 cm/s,小于规范安全要求7 cm/s。引水隧洞爆破开挖还会产生空洞效应,在掌子面前后3~4倍洞径范围内较为明显。根据数值模拟结果,在实际工程中应减小单段炸药量并采取毫秒微差错峰手段控制爆破,现场振动检测显示,临近隧道测点峰值振速为1.91 cm/s,小于规范预警值,达到安全标准,工程减振措施取得了良好的效果。

浅谈南宁抽蓄项目交通隧道爆破开挖施工技术

南宁抽蓄项目六田隧道为对外路交通道路永久隧道,隧道进出口道路狭窄、工作面小,施工设备入场难。综合考虑工程进度、成本等要求,采取光面爆破开挖施工技术对南宁抽蓄项目六田隧道进行开挖,确定爆破参数及技术指标、爆破装药结构,提出光面爆破控制要点、隧道开挖爆破超欠挖控制措施。该技术的应用为工程节约爆材量、减少超挖量、提高安全性,以期为类似隧道施工提供参考。

深埋输水隧洞爆破开挖混凝土喷层质点峰值振动速度阈值研究

在地下洞室工程施工过程中,爆破的强扰动效应以及开挖过程地应力的剧烈释放对近区混凝土喷层质量的影响不可忽视。此次研究以具体工程为背景,利用数值模拟的方式研究了深埋输水隧洞爆破开挖过程中混凝土喷层的损伤规律和质点峰值振动速度阈值,并计算出相应的单响最大装药量,可以为工程施工设计提供必要的支持和借鉴。

地铁硬岩基坑旋挖临空面爆破开挖技术

临空面在现有岩体爆破破碎理论中扮演着极其重要的角色,镇海路站端头井为基坑内平地上进行下挖爆破,爆破开挖无临空面,爆破约束作用较大、效率低。针对这一问题,在端头井中间利用旋挖钻钻设1个直径1m的垂直空孔作为临空面,既能减少爆破震动,又节约工期,经济效益显著,爆破效果良好,可在类似工程中推广使用。

城市水工隧洞爆破开挖对周边环境影响的控制技术

水工隧洞爆破开挖已经是较为成熟的施工工艺,但在城市中的水工隧洞爆破施工中往往会由于其爆破产生的振动及噪声对周边居民生活环境的影响导致投诉及阻工等负面影响。以广州市南沙区凤凰湖水系连通及生态整治工程中4#—5#湖连通隧洞爆破开挖施工为依托,探究了隧道爆破施工对周边环境影响的控制措施。

地铁隧道上软下硬地层非爆破开挖施工技术研究与应用

针对济南地铁某停车场暗挖隧道埋深浅、围岩上软下硬稳定性差、周围建构筑多的特点,为确保施工及周围建构筑安全、提高施工效率,采用先上断面2个分部的封闭成环替代原来传统的竖向2个分部先成环的交叉中隔墙法(CRD)优化开挖顺序,并辅以隧道上半部分机械法开挖、下半部分CO_(2)破碎的组合施工技术,确保现场施工安全。现场实践表明,采用该组合开挖技术,提高了隧道施工效率,确保了隧道施工及周围建构筑安全,为类似上软下硬地层城区隧道施工提供参考和借鉴。

全断面爆破开挖支护在水库交通洞施工中的应用

本文以托帕水库交通洞爆破开挖支护工程作为研究背景,针对洞室围岩以Ⅲ级和Ⅳ级为主的现状,制定了全断面爆破开挖方案,采用光面爆破方案,制定了爆破设计参数,重点对较破碎的Ⅳ级围岩的爆破参数进行了优化和安全复核。对洞室支护使用喷混凝土,挂网喷混凝土和锚杆支护的方案,并采用注浆小导管和砂浆锚杆的加固方案,高效地解决了水库交通洞的安全施工问题,可为类似水库交通洞施工提供技术参考。