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分岔隧道浅埋连拱段的爆破振动效应分析

曹峰; 凌同华; 刘家澍; 张亮; 谷淡平 公路交通科技 2018年第02期

摘要:分岔隧道洞口连拱段具有浅埋、受力结构复杂等特征。爆破开挖诱发的振动效应对围岩及受力结构产生破坏,直接影响隧道施工期和运营期的安全。为此,以六月田公路隧道工程浅埋分岔段为研究背景,采用现场振动监测和数值模拟手段,分析了后行隧道爆破地震波作用下覆盖层围岩、支护及受力结构的力学机制和破坏特征,得到了连拱段隧道中隔墙径向、切向和垂直向振动速度的衰减规律。在此基础上,建立了未开挖洞段长度与放大倍数的近似函数关系,通过曲线拟合方程得到了径向、垂直向和切向振动速度拟合公式,并揭示了爆破地震波的传播衰减规律。利用成洞区和未开挖区的相互关系,推导了成洞区振动速度的传播衰减公式。研究结果表明:先行隧道侧中隔墙的径向和切向振动速度较大,成洞区的爆破振动速度具有放大效应;后行隧道爆破产生的振动对中隔墙成洞段12m至未开挖段8m范围内的影响较大;采用曲线拟合方程得到了覆盖层厚度与振动速度的函数关系,基于VonMises屈服准则确定了洞顶围岩的损伤范围;根据最大拉应力和最大振动速度之间的关系,得到了喷射混凝土纵轴线方向的拉裂破坏长度,确定了后行隧道喷射混凝土的爆破振动安全控制标准。该研究结论可为类似隧道工程的爆破开挖设计、施工提供参考借鉴。

关键词:隧道工程振动效应数值模拟分岔隧道爆破监测

单位:长沙理工大学土木工程学院; 湖南长沙410114; 长沙理工大学桥梁工程高校重点实验室; 湖南长沙410114; 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司; 湖南长沙410014

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