浅埋暗挖隧道爆破对敏感建筑物的影响及优化.pdf
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1、文章编号2106(2 0 2 30 0 3-0071-08NO.3(Ser.294)JOURNALOFRAILWAY ENGINEERINGSOCIETYMar2023报程学道铁2023年3 月第3 期(总2 9 4)浅埋暗挖隧道爆破对敏感建筑物的影响及优化傅鹤林姜智博米米邱琼(中南大学,长沙410 0 8 3)摘要:研究目的:随着城市地铁建设快速发展,施工要求愈发严格,目前已有的研究多为数值模拟研究,对装药方式的改变所带来的影响研究较少,浅埋暗挖隧道爆破施工时对敏感建筑物的影响及优化控制问题呕待解决。本文以重庆地铁项目隧道工程为背景,针对施工过程存在需频繁下穿对环境影响极其敏感的重要建(构)
2、筑物进行优化控制研究。利用理论推导计算不同爆破介质的对比分析并经过数值模拟现场实施验证,优化周边眼的单孔装药量,增加半孔的保留率,控制爆破振动速度。研究结论:(1)相比于空气介质,采用水介的偏心不耦合装药对周边眼的超欠挖控制效果更明显;(2)在现场施工时周边眼装药结构应尽可能选择径向不耦合系数2 的装药结构;(3)在其他装药参数相同情况下,围岩外侧(装药背离侧)爆破区半径随围岩级别减小总体上呈现持续下降或平稳变动的态势,但随围岩内RQD数值的增加则总体趋势不变;(4)数值模拟最大值结果比实际监测最大值高,这是因为模型对地质条件进行了简化,忽略了地震波在岩层节理及裂隙中传播时的能量损耗;(5)经
3、现场实施验证,经优化后的爆破方案可应用于控制浅埋暗挖隧道爆破施工对敏感建筑物的影响领域。关键词:浅埋暗挖隧道;敏感建筑物;数值模拟;爆破施工;监控量测;施工控制中图分类号:U455.6文献标识码:AInfluence and(Optimization of Blasting of Shallow-buriedTunnelonSensitive BuildingsFU Helin,JIANG Zhibo,QIU Qiong(Central South University,Changsha,Hunan 410083,China)Abstract:Research purposes:With th
4、e rapid development of urban subway construction,the construction requirementsbecome more and more strict.At present,the existing research is mostly numerical simulation research,and the impactof the change of charging mode is less.The impact of the blasting construction of shallow-buried tunnels on
5、 sensitivebuildings and the optimization control problem need to be solved.This paper takes the tunnel engineering of ChongqingMetro project as the background,and studies the optimal control of important buildings that need to be frequently crossedduring the construction process and are extremely se
6、nsitive to the environmental impact.The comparison and analysis ofdifferent blasting media are calculated by theoretical derivation and verified by numerical simulation on site.The singlehole charge of peripheral holes is optimized,the half hole retention rate is increased,and the blasting vibration
7、 speed iscontrolled.Research conclusions:(1)Compared with air medium,the eccentric uncoupled charge of water medium has moreobvious control effect on the overbreak and under-excavation of surrounding holes.(2)The charge structure with radialdecoupling coefficient 2 shall be used as much as possible
8、for the peripheral hole charge of on-site construction.米收稿日期:2 0 2 2-0 7-2 1基金项目:国家自然科学基金(519 7 8 6 6 8)*作者简介:傅鹤林,19 6 5年出生,教授,博士生导师。2023年3 月报程学道铁72(3)Under the same conditions of other charging parameters,the radius diameter of the blasting area outside thesurrounding rock(the charging deviation si
9、de)generally presents a continuous decline or stable change with thereduction of the surrounding rock grade,but the overall trend remains unchanged with the increase of the RQD value inthe surrounding rock.(4)The maximum value of numerical simulation is higher than the maximum value of actualmonitor
10、ing,because the model simplifies the geological conditions and ignores the energy loss of seismic wavepropagation in rock joints and fractures.(5)After on-site implementation verification,the optimized blasting schemecan be used to control the impact of blasting construction of shallow-buried and un
11、derground excavation tunnels onsensitive buildings.Key words:shallow-buried tunnel;sensitive buildings;numerical simulation;blasting construction;monitoring andmeasurement;construction control目前各大城市地铁工程规划及修建越来越多,城市地铁工程面临环境越来越复杂,对爆破施工引起的振动控制要求也越来越高。宗琦等 根据水中爆炸理论和爆炸应力波理论,探讨了水介质不耦合装药爆破孔壁初始冲击压力和岩石内的动态应力分
12、布。米中阳2 根据水中爆炸理论和爆炸应力波理论,探讨了水介质不耦合装药爆破孔壁初始冲击压力和岩石内的动态应力分布,并以强度理论求算出了炮孔周围岩石中粉碎圈和裂隙圈的范围。钟明寿等3 通过MATLAB编程计算得到岩石介质中炮孔孔壁爆炸载荷和透射比能的时间函数。程俊飞4 依托广东省江罗高速三岔顶隧道和尖峰顶隧道,阐述了公路隧道掏槽眼固水气三相轴向不耦合装药的爆破增效作用、周边眼偏心不耦合装药的控制隧道超欠挖的作用,并对含软弱夹层围岩周边眼采用空气偏心不耦合装药进行了分析。张迅5 针对超、欠挖问题进行了一系列的爆破参数优化试验,采用固、水、气三相不耦合装药结构,将隧道半孔残留率从优化前的50%6 0
13、%提高到优化后的9 0%以上。陈俊桦等6 基于岩石爆破损伤、应力波和爆生气体共同作用等理论,在考虑岩石初始损伤等影响因素的基础上,提出预裂爆破参数计算式。虽然有众多相关学者对隧道爆破施工进行了大量研究,但多为数值模拟研究,且装药方式的改变也会对结果产生较大影响。基于此,本文在前人研究的基础上,通过理论公式推导与数值模拟分析计算炮孔的堵眼长度并经过现场测试验证,优化周边眼的单孔装药量,增加半孔的保留率;通过对比不同介质不同的三种装药方式的爆破效果,得到最优装药方法,优化控制施工过程中爆破振动的影响。1工程概况新一高区间位于重庆市沙坪坝区。起里程YDK0+233.22YDK1+910.01,区间全
14、长约1.6 km。区间隧道均设计为复合式隧道衬砌结构,原设计采用钻爆法暗挖施工。区间范围内为构造剥蚀丘陵地貌,地形较为平缓,海拔相对高约2 0 m。沿线地质主要为填土及砂岩。人工填土厚约3 m。砂岩围岩级别为IV级;砂质泥岩存在部分中风化岩体,围岩级别为IVV级。基岩强风化带厚度约0.5 1.2 m,局部达1.6 m以上,基本为强风化,围岩较破碎,裂隙发育,围岩等级为V级。工程特点为:工程下穿老旧建筑密集区、军队设施区、河沟、高架路、铁路、居民生活区,隧道结构埋深最浅仅约2 7 m。原施工爆破方案周边孔采用空气介质、不耦合系数0。2.4.1里程1处里程1振速与爆心距的拟合曲线如图9 所示注:垂
15、向速度;0.8ExpDecay2Fitof SheetlB垂向速度ModelExpDecay2Equationy=yo+A1exp(-x-x0y11)+A2exp(-(x-x0y/2)Plot重尚速度(r-s.w)/率回垂0.6yo6.46194E-4.70 xO26.6370A10.41532701144.2832170A20.415327020.454.12392.70Reduced Chi-SqrR-Square(COD)0.9651Adj.R-Square00.20050100150200250爆心距/m(a)沿掘进方向垂向速度与爆心距的关系注:垂向速度;0.6ExpDecay2Fit
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