隧道电子雷管爆破近区振动测试研究

隧道爆破逐渐以电子雷管替代导爆管雷管,以往的爆破振动规律主要以导爆管雷管爆破而得到的,不适合电子雷管爆破振动的预测和控制。以人和场隧道为工程背景,进行了隧道电子雷管连续起爆试验,采用定制大量程速度传感器测试掌子面后方5 m范围内的边墙振动速度。利用最小二乘法对4种不同振动传播路径进行研究,给出最佳计算振动速度的传播路径,回归得出隧道电子雷管爆破掌子面后方边墙振动速度计算公式。所得的隧道电子雷管爆破近区振动规律,可以有效地预测隧道电子雷管爆破近区和远区振动速度。

隧道爆破近区爆破振动测试研究

隧道掌子面附近围岩的稳定性对施工人员和隧道自身的安全至关重要,实践证明,由隧道爆破远区振动数据得出的围岩振动规律不适用于爆破近区。因此,测试隧道爆破近区围岩的振动、研究隧道掌子面附近围岩的振动规律是隧道钻爆施工安全的重要保证。以贵阳—广州铁路棋盘山隧道为工程背景,在隧道掌子面后方隧道拱顶5m范围的围岩内安装定制的速度传感器,测试隧道拱顶部位围岩的爆破振动速度;利用隧道中导洞的开挖,在中导洞掌子面正上方和侧面2m范围的围岩内安装定制的速度传感器,测试掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动速度;研究隧道掌子面后方隧道拱顶、掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动规律。研究成果对隧道钻爆施工具有一定的指导意义。

隧道爆破近区振动的预测方法

将比例距离的概念应用于隧道爆破振动分区中,以速度衰减曲线斜率的大小作为分区计算的依据。在此基础上,提出采用BP小波神经网络的方法预测爆破近区振速,以棋盘山隧道实测数据验证模型的可行性。结合泉厦高速公路大坪山隧道工程实例,对临近既有隧道形式的隧道爆破地震波传播规律进行分析,并对近区振速进行预测。分析表明:(1)在无实测值时,隧道爆破分区可按比例距离大致划分为:比例距离<5.0为爆破近区;5.0≤比例距离≤9.0为爆破中区;比例距离>9.0为爆破远区。(2)BP小波神经网络爆破近区预测模型不仅适用于新建分离式隧道,也适用于临近既有隧道的新建小净距隧道。研究成果对复杂环境下的隧道钻爆施工具有一定的指导意义。

基于叠加原理的隧道爆破近区振动规律研究

为了改善隧道近区振动强度预测的准确性,以线性叠加理论的假设条件为基础,建立了符合现场实际的隧道近区振速计算模型。以北京兴延高速公道浇花峪右线隧道,里程为YK28+190到YK28+354范围内实测数据验证模型的可行性,并对隧道近区振动规律进行研究。研究表明:(1)基于波形叠加的爆破振动预测模型适用于隧道近区振动预测;(2)随着单孔装药量的增加,平行于掌子面的隧道截面上能量密度增加,振速等值线的强度增大,轮廓形态出现变化,中心测线振速的增长幅度大于两边,在爆破近区这种现象尤为明显;隧道已开挖区垂直掌子面的测线方向上,随着离爆源的距离增加,振速的衰减速度逐渐变小。(3)随掏槽孔孔数目的增多,相同数值的等值线外移,且等值线逐渐平缓;平行于掌子面的隧道截面上,振速的增加幅度逐渐减小。

基于叠加原理的隧道爆破近区振动预测方法

为了改善隧道近区振动强度预测的准确性,基于现场单孔爆破试验,在掌子面后方构建5排×11列的测点阵模型,在考虑震波频率随传播距离衰减的基础上,利用Anderson线性叠加模型来模拟掏槽孔爆破时的振动情况,建立符合现场实际的隧道近区振速计算模型。同时以北京兴延高速公路隧道梯子峪段爆破工程实测振动数据验证模型的可行性,并对隧道近区振速进行预测。研究表明:(1)基于波形叠加的爆破振动预测模型适用于隧道近区振动预测;(2)在平行于掌子面的隧道截面上,在一定范围内爆破地震波能量流动的方向逐渐分散而均匀,在垂直于掌子面的测线上,拱顶处速度衰减折线的斜率绝对值最大,衰减最快;(3)在模型分析区域中,随着到掌子面距离的增加,不同隧道截面上测点对群孔效应敏感性不同,距离掌子面越近,敏感性越大。

爆破近区地质结构特性对震动信号传播的影响研究

基于文献〔1〕提出的“爆破震动弹性区的信号是经过震源邻近区域等效地质结构滤波后传出的”观点,利用LS-DYNA程序对岩土介质中存在软弱夹层时的爆破震动过程进行了一系列数值计算,讨论了存在软弱地质结构面时自由表面震动信号频率特征的变化规律。比如:爆破点和软弱结构面的相对位置以及软弱结构面分布范围和刚度改变时,爆破地震信号频率特征的演化规律。这些规律说明了爆破邻近区域的结构特征对震动信号频率特征有着显著的影响,同时为各种工程地质结构(如地下裂隙、软弱夹层等)的识别提供了一种新的思路。现场爆破实验的结果也定性地验证了这些规律。

近区爆破下梁桥振动频带能量的小波分析

近区爆破引起的连续梁桥产生振动，评估爆破震动对桥梁产生的影响，为桥梁的抗爆设计提供参考依据。基于小波变换方法，采用db8小波基对振动测试信号进行分解与重构，计算爆破震动在各个频带的能量分布。以厦漳跨海大桥南汉南引桥施工期爆破监测项目为依托，建立桥梁的空间动力分析模型并进行模态分析，计算桥梁的前10阶自振频率。对23次爆破振动信号进行小波分析，结果表明，爆破振动信号的主震频带在15．625—62．5Hz内，桥梁的前9阶固有自振频率所在频带能量小于总能量的5％。

近区爆破对大桥振动影响的监测分析

近区开挖爆破会引起桥梁产生振动响应,为确保桥梁安全,对爆破振动进行实时监测,并及时反馈指导爆破施工。对实测数据分析并利用db8小波基对桥墩基处振动信号进行小波分析,研究了不同频带的相对能量分布,认为爆破振动不影响桥梁的安全。

地下巷道对近区爆破动荷载的响应特性研究

在地下矿产资源开采和地下空间群及隧道开挖过程中,钻爆施工具有无法取代的优势,然而地下既有开挖空间受近区开挖爆破动荷载的影响也不容忽视。为提高钻爆开挖后地下空间围岩安全、稳定以及优化开挖爆破方案,结合某磷矿采掘巷道特征,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建模计算既有巷道在不同距离爆源(爆源距离巷道距离分别为10 m、14 m、18 m、22 m)巷道的顶板、底板、巷帮动力响应分布。计算结果表明:既有巷道断面近区岩石的破坏以拉应力破坏为主,压应力起辅助破坏作用;相邻巷道的合理布置范围在14~18 m范围之内,有效保证采场结构的安全稳定;倒梯形断面有助于爆炸应力波的引导和发散,同时也有助于提高既有巷道的安全稳定。

复杂环境下大规模中深孔控制爆破振动规律的试验研究

为了探索复杂环境下大规模中深孔控制爆破振动的传播规律,根据大量现场观测结果,经数值计算和分析,发现了爆破近区爆破地震波质点峰值振动速度随比例距离变化而变化的传播规律,并首次提出了在硬岩爆破比例距离小于8的为爆破近区、大于8的为中远区爆破范围的划分标准。同时根据爆破振动观测结果,应用最小二乘法原理编程进行回归分析和方差分析,得出了不同岩性条件下中深孔控制爆破近区的爆破振速计算公式。

超动态应变仪的研制和现场应用

介绍了ＹＣＤ－１型超动态应变仪的研制、设计原理和主要特点，及在爆破近区应变测试中的应用。该机已投入隔河岩、前坪三峡模型试验场和葛洲坝二江自备电厂等工程爆破现场应用，文章对应用结果作了初步评价。

小净距隧道钻爆施工中夹岩振动规律研究及应用

明确小净距隧道中夹岩内部爆破振动特征有助于更好地保障施工安全和隧道稳定。基于大量现场中夹岩爆破试验,研究爆破近远区振动速度的主要影响因素和振动频率的演变,以及不同炮孔在不同区域的爆破振动规律,并结合案例分析推导出确保长城安全的最大允许装药量。研究表明:以SD=3.5为爆破近远区分界线,SD≤3.5时为爆破近区,SD>3.5时为爆破远区,近远区中夹岩内部最大振动速度分别由周边孔、掏槽孔爆破产生;爆破远区中夹岩中心部位的PPV值比两侧的PPV值大,衰减速率最低;隧道表面的振动速度大于中夹岩内部,且衰减速率更快;随着SD的增大,掌子面前方PPV值大于掌子面后方PPV值的现象逐渐消失,中夹岩内部振动主频整体呈"L"形下降趋势;以掌子面前后方的回归公式为基础提出的长城安全装药量与距离的关系可以较好的指导爆破施工,爆破振动不会对长城造成损伤。