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隧道爆破掘进对既有燃气管道的动力响应研究
| 论文题名： | 隧道爆破掘进对既有燃气管道的动力响应研究 |
| 关键词： | 隧道工程;爆破掘进;燃气管道;动力响应;安全控制 |
| 摘要： | 在国民经济建设高质量发展的今天，地下管网不断扩张，钻爆法施工在隧道及地下工程中应用的愈发普及，由此涌现出诸多地下管道安全与爆破作业之间的矛盾问题。尤其是在爆破施工方案或管道安全标准选择不当的情况下，爆破作业对邻近管道的有害效应更加显著，因此，亟待开展隧道爆破作业下埋地管道的动力响应规律及安全性研究。论文以成绵苍巴高速公路某隧道爆破工程为依托，通过理论分析、有限元仿真数值计算和现场监测试验相结合的方法，研究隧道爆破掘进对既有燃气管道的动力响应规律，并给出管道安全控制的针对性措施。主要研究成果如下： （1）研究隧道施工对邻近埋地管道的影响规律，分析了影响管道的内在因素与外部因素；结合爆破地震波在岩体中的传播特征，分析了爆破地震波下埋地管道的受力特征，建立起爆破地震波中瑞利波作用下地下管道应变与其峰值振速之间的理论关系，并给出了工程背景下管道最小安全距离的理论计算公式。 （2）分析不同施工方法、不同管道自身参数下管道与地表土体的动力响应，得到管道上质点的振速大小与爆破地震波的传播方向有关；隧道爆破施工时，随着开挖进尺的增加，管道与地表土体质点峰值振速和竖向位移均逐渐增大；管道运行内压对管道的应力状态影响较其振速影响更为显著；随着管道壁厚的增大，管道质点峰值振速有略微的减小。此外，建议现场隧道爆破采用上下两台阶法施工，进尺不大于1.5m。 （3）利用数理统计的方法，建立管道上质点各个方向的峰值振速与其轴向、环向拉压应变之间的数值关系，结果表明：管道应变随其峰值振速的增加呈指数增长；对比分析管道应变与其峰值振速拟合曲线的变化趋势，得到爆破地震波作用下管道产生的轴向变形更大，现场施工时应重点关注管道轴向应变的变化；拟合分析得到管道与其正上方地表土体的峰值振速之间存在线性函数关系，并利用两者的拟合关系式，现场监测地表控制点位的峰值振速可预测出管道的安全风险。 （4）参考埋地管道的相关设计规范，从管道的应力和应变角度来判断管道的安全状态，并预测出管道正上方地表土体可承受的最大振速值。 |
| 作者： | 罗森 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈林杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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