西康高铁秦岭太兴山隧道凿岩台车钻爆试验研究

基于凿岩台车应用现状,针对采用凿岩台车钻孔爆破时平均线性超挖量大等问题,选取西康高速铁路(西安—安康)秦岭太兴山隧道左洞进口Ⅲ级围岩段(DK23+075—DK23+155)作为凿岩台车钻爆法试验段。首先针对周边孔外插角大和掏槽孔深度受限情况,将凿岩台车两侧机械臂长度由7.1 m缩短至6.1 m。然后制定了精准钻孔措施。基于与该隧道同等围岩级别地段手风钻钻孔爆破施工经验,经过现场3个循环的凿岩台车钻爆试验,确定掏槽形式为两级斜孔掏槽,把电子雷管起爆时间设置为导爆管雷管奇数段位的起爆时间,按照掏槽孔、辅助孔、内圈孔、周边孔和底板孔的顺序依次起爆。经实施,爆破施工进尺可达3.4~3.6 m,周边孔爆破后炮痕保留率90%以上,断面平均线性超挖量仅19.9 cm。与凿岩台车配套的药卷直径宜在40~45 mm取值。

激光扫描技术在三维地下工程测量中的应用研究

激光扫描是目前运用普遍的一种非接触式测量技术,该方法由于其自身的准确性和高效性被广泛运用在工程建设中。本文在论述激光扫描技术原理的基础上,结合地下隧道工程实例,分析了激光扫描技术在测量隧道变形中的运用,明确了隧道施工中超欠挖分布和数值,为地下工程中激光扫描技术的运用提供了参考。

基于三维激光扫描的矿山法隧道超欠挖及平整度智能化检测

为了提高矿山法隧道施工过程中的超欠挖及平整度检测水平,将三维激光扫描与其他信息化手段结合,取得了一定的研究成果。但是,超欠挖检测主要采用断面法实现,未充分发挥三维技术优势;平整度检测主要通过最大凹凸点到拟合平面的距离进行计算,不符合现行规范的靠尺法要求。针对上述问题,利用切割、去噪、补全、降采样等算法,进行激光扫描点云预处理;通过聚类及BPA算法,将点云转化为空间三角网;借助三角网格投影及棱柱体体积积分,统计三维超欠挖情况;综合运用k-d树和八叉树算法,模拟靠尺法平整度计算流程,完成三维平整度计算。在实际工程项目中进行应用验证,最终实现矿山法隧道施工阶段的智能化超欠挖和平整度检测。

缓倾岩层高铁隧道控制爆破技术研究

为解决爆破开挖引起的层状围岩隧道成型困难问题,以西延高铁缓倾层状宜君隧道工程为研究背景,分析爆破方案爆后隧道轮廓存在超欠挖等问题。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对缓倾层状围岩隧道光面爆破成形控制进行数值模拟,分析隧道围岩损伤情况,提出光面爆破参数的优化措施,通过改变炮眼布置形式及参数,可有效改善隧道超欠挖效果,提高隧道开挖质量。

水压光面爆破在济莱高铁寨山隧道中的应用

水压光面爆破是近几年在隧道爆破施工中应用的技术,该技术在济莱高铁寨山隧道开挖过程中进行了广泛应用。通过对比普通光面爆破与水压光面爆破的技术指标与经济效益,该技术可提高整个隧道爆破施工中的效率,对隧道的超欠挖实现了有效控制,节省了施工成本,提高了施工效率,最大限度地降低了爆破粉尘和噪声的产生,改善了工人作业的环境,对周边环境的影响降到了最低,确保了施工进度,实现了更高的经济效益。

隧道超欠挖断面轮廓分形特征

对于极不规则的隧道围岩超欠挖轮廓,分形几何无疑是一个新思路。在测量数据的基础上,应用分形几何来定量描述围岩超欠挖轮廓线,表明隧道各类围岩的超欠挖曲线具有自相似性。在此基础上,进一步分析了各类围岩超欠挖曲线的分形维数与围岩类别之间的关系。研究表明,隧道围岩超欠挖曲线分形维数能较为直观地反映围岩类别,但其并不随着围岩类别的变化而呈线性变化;对于洞径一定的隧道,围岩超欠挖曲线的分形维数更能反映岩体结构和洞轴线之间的关系,这为准确预测掌子面前方围岩超欠挖情况奠定了理论基础。

水平层状岩隧道炮孔参数优化及爆破成形研究

针对水平层状岩隧道钻爆掘进开挖超挖严重的问题,通过炮孔参数理论分析、现场掘进爆破试验以及爆破成形分析,提出了适用于水平层状岩山岭隧道的炮孔优化布置参数。依托蟠龙山隧道工程,通过内移周边眼、周边眼"长短眼"加"空眼"组合布孔、增加周边眼及辅助眼数量、减小辅助眼排距等措施,对水平层状岩隧道爆破成形进行研究与分析。试验结果表明:采用优化炮孔参数,围岩拱部离层高度和平顶宽度明显减小。单次开挖总药量优化前243.2 kg,优化后227.7 kg,减少6%;最大线性超挖和平均超挖面积优化前为0.91 m和9.73 m^2,优化后为0.35 m和4.24 m^2,分别减少0.56 m和56%。

特大断面公路隧道的光面爆破技术研究

光面爆破是减少围岩超欠挖和破裂损伤的关键技术。以京沪高速济南连接线浆水泉特大断面隧道为工程背景,在总结分析原常规爆破方案存在的主要问题基础上,经过多次现场光面爆破试验与爆破参数优化,进而提出了一套适合于浆水泉隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的光面爆破方案。应用结果表明:光面爆破技术可有效地控制围岩超欠挖及爆破损伤,将平均线性超挖量由原来的0. 20～0. 25 m降低到0. 07～0. 12 m,保证开挖轮廓的光滑平顺,有利于围岩稳定。

软弱夹层对隧道光面爆破效果影响机理研究

以一实际隧道为工程依托,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法,针对含软弱夹层围岩隧道光面爆破成型效果问题开展研究。根据软弱夹层与隧道光爆层的相对位置关系,对软弱夹层的空间分布形态特征进行归类和概化处理,提出一种适用于分析软弱夹层影响下光爆层爆破成型效果的概化模型;开展软弱夹层对隧道爆破成型效果影响的多工况数值计算,分别从爆炸应力波的传播及爆生气体的楔入2个方面探讨软弱夹层对隧道爆破成型效果的影响机理,推演得到不同软弱夹层赋存状态下隧道爆破成型轮廓分布图式;结合工程实际施工情况,提出软弱夹层条件下隧道超欠挖爆破控制措施并进行爆破试验验证。结果表明,推演的软弱夹层条件下爆破成型与实际吻合较好;爆破参数调整后,隧道爆破成型效果理想。

隧道围岩超欠挖与节理和洞轴线之间的关系

从分形几何角度分析,隧道围岩超欠挖具有自相似性,对于一定洞径的隧道,隧道围岩超欠挖曲线分形维数是岩体结构和洞轴线的函数。对于主要发育一组陡倾节理的情况研究表明,隧道围岩超欠挖曲线分形维数与节理间距呈双对数线性关系,与节理走向和洞轴线的夹角呈双对数线性关系,并建立了它们之间的多元关系。

基于多因素评价的隧道围岩质量与超欠挖关系

围岩质量及施工方法是影响隧道超欠挖的本质原因,研究围岩质量与超欠挖的关系,对评价和预测超欠挖、判断隧道结构的稳定性具有重要意义。基于工程实测资料及数值试验,研究了跨度对隧道围岩质量的影响,进而建立了基于多因素评价的围岩质量修正指标。根据隧道开挖断面轮廓具有分形特征的特点,计算了鸳鸯会隧道20个典型断面轮廓分形维数,研究了围岩质量与超欠挖的关系,得出围岩质量多因素修正指标与超挖比及断面轮廓分形维数呈线性关系,随着围岩质量多因素修正指标的提高,超挖比和断面轮廓分形维数将降低,并根据复相关原理,建立了三者间的复相关关系,可为隧道围岩质量的正确评价及超欠挖分析提供有益参考。对比不同围岩分级方法与超欠挖的关系表明,基于多因素评价的BQ法在隧道工程中的适用性更好。

钢拱架限制下的隧道超欠挖控制爆破技术

分析了由于钢拱架限制周边眼开孔位置及外插角引起隧道超欠挖的原因,提出周边眼采用"长短眼"布孔的超欠挖控制爆破技术并阐述了其作用原理,并在青岛地铁延安路站车站主体Ⅰ部和Ⅳ部爆破开挖中实际应用。结果表明:周边眼采用"长短眼"布孔,"长短眼"炮孔间距同辅助眼,"短眼"爆破延期时间不小于"长眼","长短眼"单孔装药量按辅助眼计算方法,可使隧道基本无欠挖,最大超挖值控制在120mm以内,平均超挖值控制在60mm,隧道爆破成型良好。同时,周边眼爆破振速降低了12.5%。

基于隧道点云数据的超欠挖检测应用研究

隧道中检测超欠挖的传统方法效率低且结果受布设测点个数影响,将三维激光扫描技术应用于隧道超欠挖检测中可提供快速有效的测量结果。首先,介绍隧道中三维点云数据的采集及点云数据处理方法;其次,将常用曲线拟合中的三次B样条曲线拟合方法推广到可应用于隧道曲面拟合中的双三次B样条曲面拟合,提出基于设计面外法线方法求解隧道超欠挖检测;最后,结合浙江省内某一在建铁路隧道工程实例,对隧道K136+200~K136+260里程段进行超欠挖分析,将分析结果与现场全站仪检测结果进行对比。结果表明:三维激光扫描技术检测结果更接近真实情况,可广泛应用于隧道超欠挖检测。

光面爆破在广州地铁隧道21号线中的应用

光面爆破是控制围岩超、欠挖和损伤并且实现安全高效施工的关键技术。以广州地铁21号线为工程背景,总结分析原常规爆破方案的主要问题,开展多次现场光面爆破试验,不断优化爆破参数,进而提出了适合于广州地铁隧道Ⅱ~Ⅲ级围岩全断面掘进的光面爆破方案。应用表明,光面爆破技术可有效地控制围岩超、欠挖及爆破损伤,不平整度控制在10 cm以内,爆破损伤深度控制在25 cm以内;开挖轮廓光滑平顺,有利于围岩稳定;实现了地铁隧道安全、高效的钻爆法施工,并取得了良好的社会和经济效益。

隧道成型控制爆破技术及围岩损伤范围研究

为解决因初期支护格栅拱架限制周边眼钻凿精度而引起的隧道周边超欠挖问题,以青岛地铁1号线瓦屋庄站至贵州路站区间工程为例,介绍"长、短眼"控制爆破技术,提出"长、短眼"布置方案,并采用质点峰值振动法和激光隧道断面检测仪分别对"长、短眼"爆破技术产生的围岩损伤范围和隧道超欠挖量进行分析和监测。结果表明:1)采用"长、短眼"控制爆破技术,Ⅳ级围岩段隧道周边超欠挖控制在150 mm以内,且理论计算每米进尺回填混凝土节省成本7 182元,可提高工程经济效益;2)长短眼爆破产生的损伤范围为0.29~0.33 m,隧道拱顶沉降、净空收敛量均控制在10 mm以内,施工效果好。

Excel在隧道超欠挖计算中的应用

超欠挖是隧道施工中不可避免发生的.通过excel进行数据输入,并计算里程和偏距,及内轨道面标高,并计算超欠挖量,为隧道施工提供工程依据.

铁路隧道空孔直线掏槽爆破方案优化研究及应用

为提高隧道爆破质量,降低爆破施工过程中对围岩的扰动,有必要对原有爆破方案开展优化研究。以某在建铁路隧道平行导洞为工程背景,在总结分析原爆破方案存在超欠挖严重、作业环境差及施工进度慢等问题的基础上,结合围岩特性,通过采用经验公式对炸药单耗、炮孔数量以及各炮孔参数等进行理论计算,确定出更为合理的爆破参数;将原爆破方案中大直径中空孔的数量由8个改为2个,并调整掏槽孔的布置形式,使得掏槽孔爆后为后续炮孔提供更好的自由面,提高爆破效率;同时装药结构的孔口部位使用水袋堵塞,降低了爆后隧道内粉尘和有害气体的浓度,综合以上三方面提出了合理可行的优化爆破方案并进行现场应用。结果表明:采用优化后的爆破方案,可将平均线性超挖量由原来的0.2~0.4 m降低到0.15 m之内,掌子面与底面平整光滑,围岩的超欠挖现象得到了有效控制。同时每循环较原方案可减少炮孔数量37个与炸药使用量49.2 kg,节省施工作业时间1.1 h以及成本约0.08万元,具有较为显著的技术效果和经济价值,从而也验证了优化后爆破方案的可行性。

基于参数研究建立的隧道爆破超欠挖量预测模型

通过多线性回归分析筛选出一些对岩体性质、隧道轮廓和爆破设计影响较大的几个参数,并提出了一个爆破参数影响指标(BPI),它由这几个影响较大的参数定义表达出来。将爆破超欠挖量与这个BPI联系起来,同时,对于隧道的形状、节理产状进行修正,进而建立了合理的隧道爆破超欠挖量预测模型。

PVC管聚能爆破法在水平砂泥岩隧道中的应用

以蒙华铁路段家坪隧道为例,分析了水平砂泥岩隧道爆破成型特点,提出了PVC管聚能爆破方法,研制出了PVC管聚能爆破装置,采用PVC管聚能爆破方法达到了预期的爆破成型效果。PVC管聚能结构方向与水平岩层层理结构基本垂直时,需减少炮眼间距,PVC管聚能爆破方法能够顾更好的控制水平砂泥岩地层隧道的超欠挖量,大部分超挖量控制在15 cm以内,最大超挖量减少了78.8%。同时若工厂规模化生产PVC管聚能结构,可以更好省时省材,提高工作效率。

高精度扫描仪在地铁隧道施工中的应用

以北京地铁7号线为例,介绍了在复杂地质环境中,运用三维激光扫描技术对隧道开挖的现状进行测量,确定隧道的超欠挖情况,并监控隧道施工的风险,以防发生隧道塌方事故等的一种新方法,可广泛用于地铁及其他行业的隧道断面测量等相关施工工程中。