【碩士】小凈距隧道掘進(jìn)爆破振動效應(yīng)的研究及應(yīng)用【2008】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：巖土工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　小凈距隧道的主要特點(diǎn)是比分離式隧道占地少，比連拱式隧道造價低，造型美觀；但施工難度大，技術(shù)含量高。目前，對于小凈距隧道的研究工作已經(jīng)全面的展開，但是研究成果處于探索階段，所涉及的部分問題沒有統(tǒng)一的認(rèn)識和結(jié)論，所以對小凈距隧道進(jìn)行細(xì)致、系統(tǒng)的研究具有重要的理論與實(shí)際意義?！　”疚囊杂彘L高速公路武隆小凈距隧道掘進(jìn)爆破為背景，通過對隧道圍巖的聲波探測以及爆破地震效應(yīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際觀測情況，分析了武隆隧道常規(guī)爆破方法引起的圍巖擾動范圍，研究了隧道中夾巖柱的振動特征及其變化規(guī)律。討論了應(yīng)用FI．AC3D進(jìn)行隧道動力學(xué)分析時，施加動荷載、邊界條件的確定和阻尼的選取等關(guān)鍵問題。通過對實(shí)測結(jié)果和計(jì)算數(shù)據(jù)的對比分析，證明了應(yīng)用此計(jì)算方法進(jìn)行振動強(qiáng)度分析的可行性。在此基礎(chǔ)之上，對7～12m凈距段和4--一7m凈距段進(jìn)行了數(shù)值模擬，對所采用的爆破施工方案進(jìn)行了安全性評價，同時研究了小凈距隧道掘進(jìn)爆破的振動效應(yīng)。　　從現(xiàn)場觀測和聲波探測的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，武隆隧道采用常規(guī)爆破開挖時，拱頂圍巖超挖量大多超過50cm。爆破后圍巖的擾動范圍較大，達(dá)到1．3～2．3m左右。造成超挖量過大的原因在于不合理的布置了“加強(qiáng)孔”?！　”普駝訙y試結(jié)果表明，當(dāng)隧道凈距為12m時，常規(guī)爆破方案引起前洞邊墻多處測點(diǎn)的振動速度在20cm／s以上。中夾巖柱在爆破地震作用下的振動為高頻振動，振動主頻一般在100Hz以上；在距離爆區(qū)水平距離20m內(nèi)，　　中夾巖柱的振動速度沿隧道軸線的變化并沒有隨水平距離的增大有明顯的減小趨勢；在小凈距段進(jìn)行掘進(jìn)爆破時，合理的微差時間應(yīng)不小于50ms?！　∮?jì)算結(jié)果表明，數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與實(shí)測結(jié)果之間的相對誤差小于20％，計(jì)算結(jié)果滿足工程計(jì)算的精度要求。全斷面爆破方案(2m進(jìn)尺)在7～12m凈距段引起的最大振動速度為19．8m／cm；全斷面爆破方案(1．3m進(jìn)尺)在4～7m凈距段引起的最大振動速度為16．31cm／s。最大振動速度均低于爆破安全規(guī)程的振動控制標(biāo)準(zhǔn)(20cm／s)?！　〔煌M(jìn)尺的全斷面爆破方案在不同凈距的條件下，爆破地震波在圍巖中的傳播規(guī)律具有相似性；隧道前洞斷面迎爆側(cè)邊墻上的最大振動速度一般出現(xiàn)在與爆破掌子面縱向距離5～10m范圍內(nèi)；前洞迎爆側(cè)與爆破掌子面縱向距離在一5～15m范圍內(nèi)的圍巖是最容易發(fā)生破壞的，背爆側(cè)圍巖的安全性較高；在爆區(qū)前最大振動速度沿掘進(jìn)方向隨軸向距離先增大后減小，在爆區(qū)后最大振動速度沿掘進(jìn)反方向是逐漸變小的。　　

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