【碩士】小凈距隧道掘進爆破振動效應的研究及應用【2008】

內容簡介

　　學科專業(yè)：巖土工程　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2008年　　小凈距隧道的主要特點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，技術含量高。目前，對于小凈距隧道的研究工作已經全面的展開，但是研究成果處于探索階段，所涉及的部分問題沒有統(tǒng)一的認識和結論，所以對小凈距隧道進行細致、系統(tǒng)的研究具有重要的理論與實際意義。　　本文以渝長高速公路武隆小凈距隧道掘進爆破為背景，通過對隧道圍巖的聲波探測以及爆破地震效應現場試驗，結合現場實際觀測情況，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。討論了應用FI．AC3D進行隧道動力學分析時，施加動荷載、邊界條件的確定和阻尼的選取等關鍵問題。通過對實測結果和計算數據的對比分析，證明了應用此計算方法進行振動強度分析的可行性。在此基礎之上，對7～12m凈距段和4--一7m凈距段進行了數值模擬，對所采用的爆破施工方案進行了安全性評價，同時研究了小凈距隧道掘進爆破的振動效應?！　默F場觀測和聲波探測的試驗結果發(fā)現，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“加強孔”?！　”普駝訙y試結果表明，當隧道凈距為12m時，常規(guī)爆破方案引起前洞邊墻多處測點的振動速度在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，　　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；在小凈距段進行掘進爆破時，合理的微差時間應不小于50ms。　　計算結果表明，數值計算的結果與實測結果之間的相對誤差小于20％，計算結果滿足工程計算的精度要求。全斷面爆破方案(2m進尺)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)程的振動控制標準(20cm／s)?！　〔煌M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邊墻上的最大振動速度一般出現在與爆破掌子面縱向距離5～10m范圍內；前洞迎爆側與爆破掌子面縱向距離在一5～15m范圍內的圍巖是最容易發(fā)生破壞的，背爆側圍巖的安全性較高；在爆區(qū)前最大振動速度沿掘進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反方向是逐漸變小的?！　?

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