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小净距交叉隧道爆破振动控制技术研究
| 论文题名： | 小净距交叉隧道爆破振动控制技术研究 |
| 关键词： | 交叉隧道;爆破施工;振动控制;动力响应 |
| 摘要： | 本论文以中川城际铁路与兰州北编组站联络线北环隧道上穿兰州枢纽工程红山顶隧道为依托工程,从理论分析、爆破振动监测和数值模拟等几个方面对小净距空间交叉隧道施工爆破技术及控制措施进行系统研究,为设计、施工决策提供基础资料和理论技术支持,以保证北环隧道的成功修建,并为其它类似地质条件下的隧道工程建设提供有益的参考。主要研究内容及其结论如下: (1)根据现场隧道爆破振动监测得到的振动速度和混凝土动应变数据,进行线性拟合得到了振动速度与动应变的关系,基于近接施工容许拉应力增量控制标准,确定本工程采用爆破振动安全振速控制标准为7.0cm/s。 (2)依据爆破安全规程及已有小净距隧道施工研究资料,通过萨道夫斯基公式确定了北环隧道重点监测范围为距交叉点±20m。基于安全考虑取三个方向的总合成速度作为爆破振动振速控制标准,新建北环隧道交叉断面±20m范围内爆破施工时既有隧道最大振速为5.89cm/s,小于拟定的爆破振动安全速度。 (3)通过大量文献及现场实测数据分析,爆破振动强度主要受地质条件、爆心距、装药量、爆破条件(爆破位置、临空面条件)等多个方面影响。在萨道夫斯基公式的基础上,并拟合得到了适用于北环隧道的爆破振动经验公式,将掏槽爆破作为爆破振动控制重点,重点监测。 (4)对爆破振动波型图进行频谱分析和主频分布分析,经过傅里叶变换,获得典型的北环隧道爆破振动信号频谱图,确定了振动波主频域的分布范围。基于爆破安全规程,将主振频率作为爆破振动控制标准的判据,需要严格控制爆破振动波频率远离结构自身频率,避免由于共振作用造成的损害。 (5)基于爆破振动强度的影响因素,对原有爆破方案在通过小净距影响区域时进行调整,通过修改钻孔设计,控制装药量,增加起爆次数,减小开挖进尺,选择合理的雷管起爆时差等方法,将爆破振动影响降低到最低限度。 (6)通过ANSYS分析软件,建立小净距立体交叉隧道的三维模型。通过数值模拟计算,上台阶掏槽爆破时既有隧道的最大振速小于7cm/s的振速控制值。既有隧道交叉断面衬砌拉压应力和拉压应力增量也都满足规范要求,说明在爆破过程中,既有隧道衬砌结构安全可靠。 (7)采用ANSYS有限元软件模拟交叉段前后新建隧道台阶法施工时掏槽爆破对既有隧道的动力响应。通过振动速度、应力的大小来判断爆破过程中既有隧道衬砌结构安全性,既有隧道衬砌最大振动小于7cm/s的安全振速,衬砌最小抗压、抗拉安全系数和拉压应力增量也都满足安全性要求。 |
| 作者： | 醋经纬 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 严松宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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