隧道电子雷管爆破近区振动测试研究.pdf
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1、云南水力发电YUNNAN WATER POWER34第 39 卷第 8 期0 引言目前钻爆法隧道开挖由于其经济和效率优势仍然占据了隧道施工的主流地位,但是爆破振动产生的负面影响也引起了人们的重视,在合理范围内控制振动对工程建设具有重要意义。掌握爆破振动规律对于爆破参数的设计十分重要,王海龙1等结合现场监测和理论分析,得到了下穿村庄隧道的不同方位爆破爆破振动传递规律;单仁亮2基于 Heelan 短柱药包理论,结合隧道电子雷管爆破近区振动测试研究吴健春1,高宇璠2,全明威2,聂启强1,陈春1,傅洪贤2(1.中铁十局集团第三建设有限公司,安徽 合肥 230031;2.北京交通大学城市地下工程教育部重
2、点实验室,北京 100044)摘要:隧道爆破逐渐以电子雷管替代导爆管雷管,以往的爆破振动规律主要以导爆管雷管爆破而得到的,不适合电子雷管爆破振动的预测和控制。以人和场隧道为工程背景,进行了隧道电子雷管连续起爆试验,采用定制大量程速度传感器测试掌子面后方 5 m 范围内的边墙振动速度。利用最小二乘法对 4 种不同振动传播路径进行研究,给出最佳计算振动速度的传播路径,回归得出隧道电子雷管爆破掌子面后方边墙振动速度计算公式。所得的隧道电子雷管爆破近区振动规律,可以有效地预测隧道电子雷管爆破近区和远区振动速度。关键词:隧道开挖;电子雷管;爆破近区;影响因素;传递规律中图分类号:TV542文献标识码:A
3、文章编号:1006-3951(2023)08-0034-06DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2023.08.008Research on Vibration Testing in Near Field of Tunnel Electronic Detonator BlastingWU Jian-chun1,GAO Yu-fan2,QUAN Ming-wei2,NIE Qi-qiang1,CHEN Chun1,FU Hong-xian2(1.No.3 Construction Company of China Railway No.10 Engineering Grou
4、p,Hefei 230031,China;2.Key Laboratory for Urban Underground Engineering of Ministry of Education,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)Abstract:Tunnel blasting is gradually replacing nonel detonators with electronic detonators.The previous blasting vibration laws were mainly obtained from
5、 the blasting of non detonating tube detonators,and were not suitable for the prediction and control of electronic detonator blasting vibration.This paper takes the Renhechang Tunnel as the engineering background and conducts continuous detonation tests of tunnel electronic detonators.A customized l
6、arge range velocity sensor was used to test the vibration velocity of the side wall within a range of 5 meters behind the palm face.Four different vibration propagation paths were studied using the least squares method,and the optimal propagation path for calculating vibration velocity was given.Reg
7、ression was used to obtain the formula for calculating the vibration velocity of the side wall behind the blasting face of the tunnel electronic detonator.The obtained vibration patterns in the near and far zones of tunnel electronic detonator blasting can effectively predict the vibration velocitie
8、s in the near and far zones of tunnel electronic detonator blasting.Key words:tunnel excavation;electronic detonator;blasting near zone;influence factor;transmission law收稿日期:2023-05-18基金项目:轨道交通安全协同创新中心项目(2022JBXT007)作者简介:吴健春(1984-),男,重庆开州人,工程师,主要从事隧道工程施工技术和管理工作。*吴健春,高宇璠,全明威,聂启强,陈春,傅洪贤 隧道电子雷管爆破近区振动测试
9、研究35下穿工程得到了不同雷管段位及不同炮孔类型对应峰值衰减规律;叶飞3基于 Ansysls-Dyna 研究了隧道不同爆破进尺和掏槽形式时的爆破振动规律;伍岳4通过利用现场监测数据进行数据拟合,得到了爆破质点传递衰减公式,并得以对高压铁塔有效控振;江雅勤5通过利用萨道夫公式对振动监测数据的分量进行拟合,得到了隧道振动在衬砌的分布规律。上述对爆破振动规律进行了研究,并取得了良好的工程效果,爆破振动得以较好控制。但是这些研究结果均基于隧道导爆管雷管爆破所得到的,对于隧道电子雷管的爆破振动控制不适合。电子雷管由于安全性和延时精准等优点,可以有效降振、减轻对围岩损伤6-8,正在逐渐替代导爆管雷管。赵勇
10、等9通过隧道电子雷管单孔连续爆破,给出了有效降低爆破振动速度的隧道电子雷管连续起爆技术,并利用隧道电子雷管连续起爆技术对下穿运营地铁时的振动进行有效控制10-11;刘翔宇12等基于 Anderson 理论提出了隧道自由面变化下的电子雷管爆破振动规律;郭华杰等13通过多次电子雷管爆破振动试验,考虑不同因素对振动传播的影响规律。但是这些研究结果是基于隧道远区振动数据得到的。傅洪贤等14通过隧道爆破近区和远区振动测试研究得出由爆破近区振动数据得到的爆破振动规律,可以有效地预测隧道爆破近区和远区的振动速度,而由远区爆破振动数据得到的爆破振动规律不能有效地预测爆破近区振动速度。电子雷管应用微电子技术、数
11、码技术、加密技术,实现延时、通讯、加密控制等功能,起爆时间可以被任意设置,即使丢失或被盗,不法分子也无法起爆危害社会,因此,公安部发布GA 1531-2018工业电子雷管信息管理通则要求从 2019 年开始 5 年内实现电子雷管全覆盖。结合兰渝线人和场隧道工程,进行隧道电子雷管爆破试验,利用定制的大量程速度传感器测试隧道掌子面后方 5 m 范围内隧道边墙的振动速度,然后对振动数据,爆破振动传播路径进行研究,研究结果对隧道电子雷管爆破振动控制具有参考意义。1 工程概况人和场隧道位于新建兰州重庆铁路 LYS-14 标段,重庆枢纽区间,起讫里程 DK947 510 DK951 960,全长 4.45
12、 km,其中 2 085 m浅埋下穿多处重点建筑物。其中包括了渝利货线、渝怀线、襄渝二线、古木峰隧道、六一水库、人和立交等构筑物以及渝景苑、规划小区、人和丽景、仁和欣座、中央美地、比华利豪园等建筑物。部分建筑物由于修建时未考虑抗震设防、基础埋深较大、修建较为密集、所属区位隧道下穿地层较差等因素,被保护对象对于爆破振动较敏感,因此要求爆破振动速度控制在较小范围并减少对围岩的损伤。该隧道为兰渝线重难点高风险隧道之一。2 现场试验及测试隧道采用台阶法施工,爆破采用电子雷管。以上台阶电子雷管连续起爆为例,可按照起爆顺序分为 13 段,每段的延迟时间相隔 50 ms。其中,掏槽眼、扩槽眼为对称分布的双孔
13、连续起爆,其余炮眼为单孔连续起爆;周边眼相邻炮孔的延时间隔为 1 ms,其他炮眼的延时间隔均为 2 ms。炮眼起爆顺序如图 1 所示,掌子面炮眼装药参数如表 1 所示。图 1 电子雷管爆破炮孔延期示意图根据测试需要,测试系统的幅值范围上限应高于被测信号最大预估值的 50%,速度传感器采用定制的量程为 100 cm/s 的速度传感器,并给每个传感器定制了 60 m 的专用传输线。在隧道掌子面后方 5 m 范围内的边墙内部布置 6 个定制的速度传感器,分别距掌子面0.5 m、1.2 m、1.7 m、2.5 m、3.5 m 和 4.3 m。传感器的布置方案及现场测试情36云南水力发电2023 年第
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