详情

原文传递高速铁路隧道爆破对临近特高压铁塔的振动影响研究

论文题名：	高速铁路隧道爆破对临近特高压铁塔的振动影响研究
关键词：	高速铁路隧道;爆破施工;临近特高压铁塔;振动响应
摘要：	由于受到地形条件的限制，越来越多的高速铁路需要穿过山体，山区复杂环境下的隧道工程逐渐增多。当隧道爆破施工附近存在高压电力铁塔时，容易对铁塔的塔基造成危害，影响输电线路的运行。目前，国内外学者针对隧道爆破对临近建筑结构影响的研究更多的是集中在低层建筑，对于类似高压铁塔这种高层的敏感性建筑研究相对较少。而隧道爆破对临近高压铁塔影响的研究主要在静力方面，针对爆破动力响应的研究仍有较多问题亟待解决。本文以杭温铁路郎家畈隧道工程为背景，采用现场监测和数值模拟相结合的方法，研究隧道爆破对临近既有三座特高压铁塔的振动影响，分析了隧道爆破下铁塔塔基和塔身的振动响应规律，并详细讨论了高压铁塔在隧道爆破下的振动影响因素。主要研究内容如下: 　　(1)通过对铁塔塔基进行现场监测，研究隧道爆破对临近特高压铁塔的振动影响。结果表明:铁塔塔基水平径向、水平切向、竖直方向三个方向的振速均随爆心距的减小而不断增大，竖直方向的振速明显大于水平方向;当爆心距为30m时，振速会呈指数性增长，爆源距离铁塔塔基越近，振速变化越大。塔基的振动波形分为多段，且各段峰值振速呈递减趋势，表明现场爆破可采用多段别延期起爆网路来减少塔基振动。三座铁塔的主振频率分布均比较分散，拟合后发现主频随爆心距的增加而不断减小，且主频主要分布在10 Hz～50 Hz,而建筑物的固有频率在1 Hz～10 Hz之间，因此爆破不会引起铁塔的共振。　　(2)根据现场监测结果，基于萨道夫斯基公式，对现场监测的振速结果进行拟合，分别得到三座铁塔在本工程条件下隧道爆破质点的振动传播衰减公式，并分析预测现场所允许的单段最大起爆药量。　　(3)采用Midas/GTSNX建立三维数值模型，模拟研究隧道爆破对临近特高压铁塔的振动影响。结果表明:三座铁塔塔基水平径向、水平切向、竖直方向三个方向的峰值振速均随爆心距的减小而增加，其中竖直方向的振速受爆心距影响最大，表明在现场塔基竖直方向的振动应成为主要监测对象。数值模拟的振速结果大于现场实测的振速结果，但两者变化趋势一致，最大相对误差小于20％,故三维数值模型可靠，具有较高的模拟精度。　　(4)通过数值模拟研究分析铁塔塔基位移以及铁塔塔身不同高度下的动力响应情况。结果表面:铁塔四个塔基竖向位移变化规律基本一致，位移在t=0.05 s～0.1 s时段内迅速达到最大值，并在一小段的波动之后，立刻减小到一定值后趋于稳定。塔身不同高度处质点的水平径向、水平切向、竖直方向振速均随塔高的增加而减小，三座铁塔铁塔的杆件均是上部受拉，下部受压，最大轴拉应力分布在铁顶。　　(5)采用Midas/GTSNX建立数值模型，对高压铁塔在隧道爆破下的振动影响因素进行分析。结果表明:塔基振速会随着围岩等级的增大而增大，在软岩中的振速要大于硬岩;当岩石中有软岩夹层时，也会对振速产生影响，夹层厚度越大，塔基振速也越大;夹层距离地面越远，塔基振速越大;隧道断面尺寸越大时,塔基振速也越大，爆破的影响范围也会随着断面尺寸的增加而增加。
作者：	沈晓莉
专业：	土木工程
导师：	王炎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江理工大学
学位年度：	2023