隧道爆破对既有下穿隧道的影响分析

发布时间：2017-06-10 10:35

  本文关键词：隧道爆破对既有下穿隧道的影响分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在铁路、公路、城市地铁等的改造和新建中,由于受到地理条件的限制,双线或多线铁路多采取平行和上下交叉设计,间距过小时,新建隧道的爆破作业对临近隧道的影响不可忽视。笔者以童家院子车辆出入线隧道上穿重庆市轨道交通三号线二期童家院子左线隧道为背景,通过现场实测结合数模理论等方法对爆破地震波效应、爆破震动位移、爆破震动速度、爆破震动加速度、爆破作用下力学及应力变化特征等做了充分的探讨与分析;数模计算结果与实测数据在评价新修出入线隧道爆破振动对既有童家院子左线隧道的影响程度上具有一定的一致性。本文最终目的是探究爆破震动波对已有下穿隧道的影响程度及如何降低影响的方法,得到的主要结论如下:(1)通过对爆破地震波效应理论的分析,为新修隧道爆破开挖对既有下穿隧道的动力影响提供了理论前提。从炸药性能、爆破作用对象特征、爆破条件、隧道爆破开挖掏槽形式等多因素出发,阐述了爆破作用效果及对既有隧道衬砌(围岩)的影响作用。(2)从爆破现场测得的爆破振动速度看出,爆破地震速度大小整体是离爆源越近振速越大,在X/Y/Z三通道中,最大速度一般情况下出现在Z通道,某些情况下最大速度也出现在X或Z通道,这提醒了我们在评判爆破震速危害时不应仅仅把目光放在Z向速度,应选三通道中最大速度作为判据。(3)通过新修隧道上穿既有隧道模型计算,一次起爆药量一定,既有隧道支护情况为无支护、施加初支、施加二衬,随着支护情况的完善,隧道的衬砌(围岩)最大合位移、合速度、合加速度呈下降趋势,施加二衬后效果尤为明显。(4)模拟实验表明,随着两隧道近接距离不断减小,新修隧道爆破开挖对既有下穿隧道的影响逐渐增强,较强支护下,距离爆源较近时起到的降低爆破振动效应越好,而较弱支护在近距离爆破时,对降低动力效应作用不明显。(5)针对童家院子车辆出入线隧道与轨道三号线童家院子左线隧道的近距离上下交叉情况,计算发现一次起爆药量与衬砌(围岩)的位移、速度、加速成正比例关系,距离较近时比例系数越大。
【关键词】：交叉隧道 爆破地震波 小间距 数值模拟 动力响应
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 问题的提出9
• 1.2 课题研究现状9-17
• 1.2.1 爆破地震波传播规律10-12
• 1.2.2 爆破地震波破坏机制及分析12-13
• 1.2.3 上穿或下穿隧道爆破开挖技术13-15
• 1.2.4 围岩损伤控制爆破技术15-17
• 1.2.5 爆破地震危害控制技术17
• 1.3 课题研究内容和方法17-19
• 第二章 隧道爆破理论19-34
• 2.1 岩石爆破损伤断裂理论19-25
• 2.1.1 岩石爆破损伤模型及损伤变量19-21
• 2.1.2 岩石爆破断裂机制21-25
• 2.2 爆破地震波研究25-27
• 2.2.1 爆炸应力波的类型25-26
• 2.2.2 爆炸地震波的传播26
• 2.2.3 影响爆破效果的因素26-27
• 2.3 爆破安全允许距离27-28
• 2.3.1 爆破振动安全允许距离27-28
• 2.3.2 个别飞散物安全允许距离28
• 2.4 隧道掘进爆破28-32
• 2.4.1 隧道爆破施工特点28-29
• 2.4.2 掏槽形式29-31
• 2.4.3 浅埋小净距隧道爆破31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 隧道爆破的数值模拟34-48
• 3.1 Midas/NX软件的介绍34
• 3.2 动力分析34-41
• 3.2.1 固有率与周期分析34-35
• 3.2.2 阻尼分析35-36
• 3.2.3 反应谱分析36-37
• 3.2.4 时程分析37-38
• 3.2.5 本构模型38-41
• 3.3 依托工程41-43
• 3.3.1 工程概况41-42
• 3.3.2 工程地质及实验数据42-43
• 3.4 模型的建立43-45
• 3.5 爆破荷载的确定45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 隧道衬砌及围岩的动力响应分析48-87
• 4.1 童家院子出入线隧道施工断面距交叉段 50m48-62
• 4.1.1 隧道衬砌（围岩）位移特征48-51
• 4.1.2 隧道衬砌（围岩）质点速度特征51-54
• 4.1.3 隧道衬砌（围岩）质点加速度特征54-56
• 4.1.4 隧道衬砌（围岩）力学及应力特征56-62
• 4.2 童家院子出入线隧道施工断面距交叉段 25m62-74
• 4.2.1 隧道衬砌（围岩）位移特征62-65
• 4.2.2 隧道衬砌（围岩）质点速度特征65-67
• 4.2.3 隧道衬砌（围岩）质点加速度特征67-70
• 4.2.4 隧道衬砌（围岩）力学及应力特征70-74
• 4.3 童家院子出入线隧道施工断面距交叉段 0m74-86
• 4.3.1 隧道衬砌（围岩）位移特征74-76
• 4.3.2 隧道衬砌（围岩）质点速度特征76-79
• 4.3.3 隧道衬砌（围岩）质点加速度特征79-82
• 4.3.4 隧道衬砌（围岩）力学及应力特征82-86
• 4.4 本章小结86-87
• 第五章 实测数据分析及预测87-97
• 5.1 监测数据分析87-95
• 5.1.1 爆破振动监测87-90
• 5.1.2 二衬钢筋应力监测90-95
• 5.2 模拟结果与实测数据比较分析95
• 5.3 基于萨道夫经验公式的预测模型95-96
• 5.4 本章小结96-97
• 第六章 结论与展望97-99
• 6.1 结论97
• 6.2 展望97-99
• 参考文献99-102
• 致谢102-103
• 在攻读学位期间发表的论文及取得的成果103

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本文编号：438189