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

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　　學(xué)科專(zhuān)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(jià)低，造型美觀；但施工難度大，技術(shù)含量高。目前，對(duì)于小凈距隧道的研究工作已經(jīng)全面的展開(kāi)，但是研究成果處于探索階段，所涉及的部分問(wèn)題沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和結(jié)論，所以對(duì)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(zhǎng)高速公路武隆小凈距隧道掘進(jìn)爆破為背景，通過(guò)對(duì)隧道圍巖的聲波探測(cè)以及爆破地震效應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)情況，分析了武隆隧道常規(guī)爆破方法引起的圍巖擾動(dòng)范圍，研究了隧道中夾巖柱的振動(dòng)特征及其變化規(guī)律。討論了應(yīng)用FI．AC3D進(jìn)行隧道動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，施加動(dòng)荷載、邊界條件的確定和阻尼的選取等關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果和計(jì)算數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，證明了應(yīng)用此計(jì)算方法進(jìn)行振動(dòng)強(qiáng)度分析的可行性。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)7～12m凈距段和4--一7m凈距段進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)所采用的爆破施工方案進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)，同時(shí)研究了小凈距隧道掘進(jìn)爆破的振動(dòng)效應(yīng)。　　從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和聲波探測(cè)的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，武隆隧道采用常規(guī)爆破開(kāi)挖時(shí)，拱頂圍巖超挖量大多超過(guò)50cm。爆破后圍巖的擾動(dòng)范圍較大，達(dá)到1．3～2．3m左右。造成超挖量過(guò)大的原因在于不合理的布置了“加強(qiáng)孔”。　　爆破振動(dòng)測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)隧道凈距為12m時(shí)，常規(guī)爆破方案引起前洞邊墻多處測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度在20cm／s以上。中夾巖柱在爆破地震作用下的振動(dòng)為高頻振動(dòng)，振動(dòng)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(dòng)速度沿隧道軸線的變化并沒(méi)有隨水平距離的增大有明顯的減小趨勢(shì)；在小凈距段進(jìn)行掘進(jìn)爆破時(shí)，合理的微差時(shí)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(cè)結(jié)果之間的相對(duì)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(dòng)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(dòng)速度為16．31cm／s。最大振動(dòng)速度均低于爆破安全規(guī)程的振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)(20cm／s)。　　不同進(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(dòng)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(dòng)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(dòng)速度沿掘進(jìn)反方向是逐漸變小的。　　

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