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《四川大学》 2006年
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毛家湾隧道爆破对引水洞安全影响的数值分析与震动控制

刘泉  
【摘要】: 钻爆法作为隧道开挖的一种主要施工方法,在施工中不可避免地要产生爆破震动。爆破震动不仅直接影响到隧道围岩的稳定性,而且还可能危及到周围建筑物的安全。分析爆破震动对建筑物的影响,是进行爆破方案设计及爆破震动控制的前提。本文针对都汶公路毛家湾隧道施工环境情况,研究了该隧道爆破产生的震动对太平驿电站引水洞的影响,并提出了爆破震动的控制方法。 爆破施工前,通过采用数值模拟方法,分析了不同装药量情况下隧道爆破对引水洞的影响程度。以类似工程实测爆破振动波形为基础,按照2.4g、5g、11g和16g的加速度幅值进行数值计算,获得了这四种情况下隧道和引水洞间距为150m、200m、220m时引水洞衬砌的振动响应,并分析了震动强度随距离的衰减情况。计算结果表明:在单段最大装药量不大于40kg的前提下,毛家湾隧道爆破产生的震动不会给引水洞带来安全隐患;被保护点至爆源的距离对震动效应的影响十分显著。 为了解隧道围岩的地震波传播特征,进行了现场爆破震动试验。在相同爆破条件下,闪长岩中掘进爆破产生的地震效应比石英板岩的强烈,前者的振动速度为后者的1.6~2.1倍。隧道上断面掘进爆破产生的地震波在闪长岩中的衰减系数和衰减指数分别为K=157.81、α=1.91;而在石英板岩中的相应值为K=129.55、α=2.30。毛家湾隧道上半断面掘进爆破时,单段装药量控制在20kg以内,根据萨道夫斯基公式预测在太平驿电站引水洞处的振动速度仅为0.043~0.074cm/s。 以毛家湾隧道爆破施工时的实测振动波形为基础,进行太平驿电站引水洞振动响应的数值模拟分析。发现在与爆源相距15m内的区域振动衰减较快,之后随着与爆源距离的增大,振动衰减逐渐变慢。数值计算结果表明,在闪长岩体内,引水洞周壁处的最大振动位移只有2.872um,最大振动速度为0.0201cm/s,最大振动加速度为17.36mm/s~2;石英板岩中,振动响应更小。这说明毛家湾隧道爆破施工不会对太平驿电站引水洞的安全造成危害。
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