交替爆破开挖下分岔隧道中夹岩损伤特征研究

明确在左右交替爆破施工情况下分岔小净距隧道中夹岩损伤规律,将有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。采用三维有限差分软件FLAC 3D模拟了爆破荷载作用下分岔小净距隧道交替开挖过程,重点研究了中夹岩在不同开挖工况下损伤分布及演化规律,最后通过厦门海沧疏港通道分岔隧道工程项目现场声波损伤范围检测结果进行了验证。研究结果表明:爆破产生应力波在分岔口产生反射形成拉应力,使得分岔口断面损伤更严重;隧道中夹岩损伤呈不对称“V”字分布,由中夹岩内部至轮廓线损伤逐渐增大,主隧道侧中夹岩最大损伤在90°~120°范围内,匝道侧中夹岩最大损伤在90°范围内,中夹岩厚度对中夹岩损伤有较大影响,随着厚度的增加中夹岩损伤程度降低且损伤范围未贯通左右隧道;通过模拟改变不同进尺、开挖错距及开挖顺序发现,与2 m进尺相比,5 m进尺完全损伤区提高了58.5%,损伤贯通区提高了70%,错距1步较错距4步工况完全损伤区增加了1.27 m,损伤贯通范围也出现一定增加,先开挖较小断面有利于中夹岩稳定,围岩损伤对称性较好,但远离中夹岩一侧岩体损伤会出现扩大,数值模拟结果与现场实测结果基本一致。模拟结果为该类公路分岔小净距隧道施工提供一定参考。

大跨度小净距隧道中夹岩爆破振动控制与损伤判别

明确爆破动载作用下大跨度小净距隧道中夹岩柱的振动响应及累积损伤演化规律,有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。依托厦门海沧疏港通道工程项目,现场采用爆破测振与声波测试对中夹岩体的爆破振动速度及围岩声波速度进行监测与分析,并对原有的爆破方案进行优化,对循环爆破作用下中夹岩振动传播与损伤演化规律进行探究。研究结果表明:1)掏槽眼的装药量和自由面数量是影响中夹岩爆破振动速度的主要因素,通过优化爆破方案设置减振孔,使中夹岩振速降低了67.4%,最终控制中夹岩的最大质点峰值振动速度为12.67 cm/s,符合规范要求;并根据萨道夫斯基公式,回归得到中夹岩的振动响应规律。2)在多频次爆破作用下,侧面岩体声波速度整体高于中夹岩体,受应力波及裂隙的共同影响,围岩声波速度由中夹岩内部至隧道轮廓线呈波动式下降趋势,随着掌子面的不断远离,中夹岩累积损伤范围最终稳定在距围岩表面1.5 m范围内;通过现场监测与优化实现中夹岩爆破振动控制与累积损伤范围判定,保障了大跨度分岔隧道的高效安全掘进。