浅埋隧道爆破施工对上覆高压铁塔的动力影响分析

发布时间：2020-07-17 20:19

【摘要】：受到地域和地形特点的约束,当隧道施工下穿高压输电铁塔时,塔基容易发生不均匀沉降而导致铁塔倾斜或倒塌事故,直接影响到输电线路的运行,给国家财产和人身安全带来威胁。目前,国内外学者在隧道施工对上覆高压铁塔的影响研究工作主要侧重在静力分析方面的研究,而对于爆破动力分析研究的内容略少。以乐广高速某隧道下穿高压铁塔为背景,通过现场监测与数值模拟相结合的方式对上覆高压铁塔进行研究,获取爆破振动波对高压铁塔塔基的振动规律,并详细研究了隧道爆破中围岩级别、埋深、断面等影响因素对上覆高压铁塔塔基的影响,研究主要成果如下:1.通过现场实测隧道爆破下高压铁塔塔基的爆破振速,对实测的数据进行研究分析和处理,得到了高压铁塔塔基峰值振速变化规律:随着爆心距的增大,高压铁塔的X向、Y向、Z向振动速度越来越小;在水平爆心距为20m时,塔基振动速度衰减较快。为了降低爆破对高压铁塔的影响,提出了爆破减震控制措施和加固塔基的方法。2.使用Midas建立隧道-铁塔的三维数值模型,模拟了7种不同爆心距隧道爆破对高压铁塔的动力响应,得到了塔基的振动速度、塔基及地表的沉降等变化规律。塔基的三向振速均随着爆心水平距的增加而减小。在爆心距0m时塔基D点的Z向振动速度为2.588cm/s,超出了工程允许的最大振动速度2.5cm/s,可能会对铁塔造成影响。为了确保铁塔的振动安全可以采用50m作为分界线来调整爆破方案降低风险。数值模拟结果与现场监测振速较相符,振速变化规律基本一致。3.隧道爆破施工对各塔基位移影响均很小。塔基B点和D点的沉降位移大于塔基A点和C点,铁塔沉降差仅为0.1mm左右,铁塔向隧道左线倾斜角度仅为0.84°,根据规范《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008),铁塔沉降位移和倾斜均在控制标准范围内,铁塔处于安全状态。4.围岩相同情况下,塔基竖向和水平振速均随埋深的增大而减小;埋深相同的情况下,软岩上塔基的振速要大于在硬岩上的塔基振速;单一岩性上的塔基振速要大于多种岩性交错情况的塔基振速。隧道爆破开挖地表振速规律和地表沉降位移规律均呈现单峰形式,距离爆源越近地表振速越大,对地表影响越大。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.6
【图文】：

.1 问题的提出和研究意义随着国家经济和交通行业的全速发展，交通基础建设设施逐渐被完善和优化，并取了喜人的业绩，如创造了很多像港珠澳跨海大桥、京津冀 南水北调 、丝绸之路复兴划工程等超级工程。标有中国制造的高速公路、桥梁、隧道、高铁以及地铁工程一次地以优异成绩展现在世界人民的面前，同时也展现出了我国的综合国力的不断提升。据交通运输部发布的《2016年交通运输行业发展统计公报》[1-2]了解到截至2016年底，国公路隧道总数量已达 15181 座，总长度为 14039.7km，已经成为世界上公路隧道最的国家，且总长度居世界第一。1998-2016 年的中国公路隧道数量和长度的统计图如 1.1 所示。由图可知，在 2008 年后隧道的数量里程呈显著上升趋势。隧道工程具有大降低行车距离、提高行车效率等优点，合理地加大了空间利用率，在交通运输行业中任着至关重要的角色，同时也给人们日常生活交通带来了便利。

从而影响了建筑物的安全，轻则建筑物整体沉降，重则建筑物倾从总体影响来看，隧道钻爆法施工对地表建筑物的安全影响主要有爆破波振岩应力重分布使建筑物受力重分布影响两方面。由于高压输电铁塔属于空间高耸建筑物，对爆破振动波敏感，隧道下穿高压输电铁塔爆破施工时，爆破使土体产生松动，改变铁塔的受力状态，易导致铁塔塔基发生不均匀沉降，致铁塔倾斜或倒塌，直接影响到输电线路的运行，给国家财产和人身安全带图 1.3 展示了高压输电铁塔的倾斜和倒塌的现场事故图。浅埋隧道下穿高压破施工风险很高，因此高压输电铁塔在爆破振动作用下的安全问题必须引起和关注。目前，国内外学者对于隧道施工对上覆高压输电铁塔的影响研究工在静力方面的分析研究，而对于爆破动力分析研究的内容相对较少。上所述，研究高压输电铁塔在爆破振动作用下的动力响应特性具有重要的现，不仅可以为爆破施工对上覆的高压输电铁塔振动响应规律提供研究依据，大限度地降低工程爆破的施工风险。

图 1.3 展示了高压输电铁塔的倾斜和倒塌的现场事故图。浅埋隧道下穿高压输破施工风险很高，因此高压输电铁塔在爆破振动作用下的安全问题必须引起足和关注。目前，国内外学者对于隧道施工对上覆高压输电铁塔的影响研究工作在静力方面的分析研究，而对于爆破动力分析研究的内容相对较少。上所述，研究高压输电铁塔在爆破振动作用下的动力响应特性具有重要的现实，不仅可以为爆破施工对上覆的高压输电铁塔振动响应规律提供研究依据，而大限度地降低工程爆破的施工风险。图 1.2 隧道爆破图

【参考文献】

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本文编号：2759893