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地铁隧道爆破施工对邻近埋地管线的数值模拟分析

发布时间:2018-01-12 18:01

  本文关键词:地铁隧道爆破施工对邻近埋地管线的数值模拟分析 出处:《大连交通大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 地铁隧道 管线 爆破 数值模拟 模糊层次分析


【摘要】:地铁隧道工程一般都位于城市的中心地带,周边建筑物比较密集,地下管线相对比较复杂,地铁施工必将会对其安全产生不利的影响。对于滨海地区(如大连、青岛),由于其地质条件比较复杂,“岩质坚硬”和“土质松软”并存、“高地下水位”等地质特点,因此,钻爆法成为该地区地铁隧道的主要施工方法。爆破开挖过程中产生的爆破地震波会危及岩土层和周边邻近管线的安全和稳定。本文以大连地铁某隧道施工作为工程背景,在现场实测数据的基础上,采用Midas/GTS有限元软件,建立隧道、岩土体和管线三者相互作用的三维数值分析模型,对隧道爆破开挖对岩土体和管线的影响进行分析,并利用模糊层次分析法对埋地管线的第三方破坏因素进行安全风险评估。论文主要的研究内容以及得到的结论如下:(1)结合大连地铁1号线千山路站到松江路站隧道爆破施工的相关监测数据,用有限元软件Midas/GTS进行数值模拟分析,并与实测结果进行对比分析。研究表明:对于地表质点振速变化规律,数值模拟分析结果与实测数据相符,误差波动较小,数值分析计算结果略大于实测数据;地表地震波传播衰减规律与实测地震波衰减规律一致。因此,数值模拟分析可以作为地铁隧道爆破施工产生的爆破地震波的分析研究。(2)选取大连地铁隧道施工的典型工况,建立三维数值模拟分析模型,在不同岩层、管材、管线埋深、爆心距以及管线腐蚀等条件下,分析地铁隧道爆破开挖中爆破地震波作用对管线位移、振动速度及变形的影响。研究表明:围岩类型对管线的振动响应影响较大;管线与爆源的距离越近,管线的振动响应越大;采用三角形爆破荷载,爆破地震波的传播与管线振动都随时间变化,爆破荷载与管线的振动响应不能同时到达最大,管线振动效应具有一定的滞后性。(3)利用模糊层次分析法对埋地管线的第三方破坏因素进行安全风险评估。建立第三方破坏层次模型结构体系,利用模糊层次分析法建立优先判断矩阵及模糊一致判断矩阵,求得各指标层的权重值。由总体指标权重分析可知,管线第三方破坏因素主要受附近活动状况、上层覆土厚度和地层等级的影响比较大。
[Abstract]:Subway tunnel projects are generally located in the center of the city, the surrounding buildings are relatively dense, the underground pipeline is relatively complex, subway construction will inevitably have a negative impact on its safety, for coastal areas (such as Dalian). Because of its complex geological conditions, "hard rock" and "soft soil", "high groundwater level" and other geological characteristics. Drilling and blasting method has become the main construction method of subway tunnel in this area. The blasting seismic wave generated during blasting excavation will endanger the safety and stability of rock and soil layer and adjacent pipelines. The construction of a tunnel in Dalian Metro is taken as a work in this paper. Cheng background. Based on the field measured data, the three-dimensional numerical analysis model of the interaction among tunnel, rock and soil and pipeline is established by using Midas/GTS finite element software. The influence of blasting excavation on rock, soil and pipeline is analyzed. The third party damage factors of buried pipeline are evaluated by fuzzy analytic hierarchy process. The main research contents and conclusions are as follows: 1). Combined with the relevant monitoring data of tunnel blasting construction from Qianshan Road Station to Songjiang Road Station of Dalian Metro Line 1. The finite element software Midas/GTS is used for numerical simulation analysis, and the results are compared with the measured results. The results show that: for the surface particle vibration velocity variation law. The numerical simulation results are consistent with the measured data, and the error fluctuation is small, and the numerical analysis results are slightly larger than the measured data. The attenuation law of surface seismic wave propagation is consistent with that of measured seismic wave. Numerical simulation analysis can be used as the analysis of blasting seismic wave generated by subway tunnel blasting. 2) selecting typical working conditions of Dalian subway tunnel construction, establishing three-dimensional numerical simulation analysis model in different rock layers. Under the conditions of pipe, pipeline burying depth, blasting center distance and pipeline corrosion, the effect of blasting seismic wave on pipeline displacement during blasting excavation of subway tunnel is analyzed. The study shows that the type of surrounding rock has great influence on the vibration response of pipeline. The closer the distance between the pipeline and the explosion source, the greater the vibration response of the pipeline. With triangular blasting load, the propagation of blasting seismic wave and pipeline vibration all change with time, and the response of blasting load and pipeline vibration can not reach the maximum at the same time. The vibration effect of pipeline has some lag. 3) using fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) to evaluate the safety risk of the third party failure factors of buried pipeline and to establish the structure system of the third party failure hierarchy model. The priority judgment matrix and fuzzy consistent judgment matrix are established by using fuzzy analytic hierarchy process, and the weight values of each index layer are obtained. From the overall index weight analysis, it can be seen that the third party failure factors of pipeline are mainly affected by the nearby activities. The upper layer overlying soil thickness and stratigraphic grade influence is relatively big.
【学位授予单位】:大连交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U231.3;U455.6;TU990.3

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