山岭浅埋隧道爆破地震波传播规律现场试验研究

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我国75%左右的国土是山地或者重丘。随着高等级公路的发展,山岭公路隧道的规模日益扩大。从根除道路病害和保护自然环境的角度看,建设高等级公路隧道是未来发展趋势。本文通过提取国内外相关文献的信息,阐述工程爆破震动效应的研究现状和存在问题,阐述钻爆基本理论与技术,通过麒麟山大跨度小净距超浅埋且上覆110KV高压转角电塔的隧道工程爆破震动现场试验及利用Matlb7.1自行编程对试验数据分析,着力研究爆破震动波的传播规律。利用麒麟山隧道工程爆破开挖不仅形成空洞而且形成空洞的先后次序不同,选择左线左侧导洞已开挖,左线右侧导洞正在开挖,其余部分没有开挖的特殊工况下,在横断面地表布置测点进行爆破震动现场试验。主要得到以下研究成果:(1)满足隧洞爆破效果的前提下,通过掏槽区分段爆破减少最大段装药量,可大幅减弱震动强度,减震前后最大振动速度比为2/3;通过讨论得出,掏槽区、崩落取、周边区爆破时均可能引发最大爆破振动速度,掏槽区爆破并不一定引发最大震动强度,震动强度除了与自由面情况有关外,还与装药量等因素有关。(2)爆破时空洞正上方具有震动放大效应而离爆源较远处空洞一侧具有震动缩小效应。离爆源水平距离12m处空洞正上方地表测点最大振动速度是对称个存在空洞地表测点的1.50-1.60倍,离爆源水平距离24m处存在空洞一侧地表测点最大振动速度是对称不存在空洞地表测点0.54-0.71倍。存在空洞的地段不符合萨道夫斯公式给出的衰减规律,而不存在空洞地段可以利用萨道夫斯公式进行强度预测,且存在空洞的地表测点振动速度比不存在空洞对称测点大,说明空洞上部地表震动有放大作用,而离爆源较远的空洞一侧测点振动速度比不存在空洞对称测点小,说明空洞具有截波减震的作用。(3)分别选择萨道夫斯基经验公式、修正后日本常用公式、美国矿业局经验公式对爆破衰减规律描述,并进行比较分析,发现萨道夫斯基经验公式和修正后日本常用公式可很好的描述不存在空洞地段地表震动波的传播规律,线性相关系数均达0.98,而美国矿业局经验公式描述时线性相关系数仅为0.83。将试验数据分为不存在空洞地段地表测点数据、存在空洞和不存在空洞地段地表测点数据、存在空洞地段地表测点数据三类,利用三种经验公式对三类数据线性回归,结果均表明,第一类数据线性回归相关系数最大,第二类数据线性相关系数其次,第三类数据线性回归相关系数最小。将空洞效应应用于工程实际,得出两点对麒麟山隧道工程及其上覆电塔安全稳定的两点建议:1、麒麟山隧道宜先开挖左线左侧导洞形成以空洞,右线、左线右侧导洞爆破时因存在空洞,进口方向K16+465处近接左线约3.5m土覆电塔处震动有缩小效应,有利于电塔的安全稳定;2、麒麟山隧道中间岩柱体厚度仅为4.7m,当右线左侧导洞爆破时,因左线右侧导洞已开挖,左线右侧壁与右线左侧爆源仅距4.7m,一方而,爆破震动强度与距离有直接影响,距离越小,震动强度越大;另一方而,根据爆破时空洞正上方具有放大效应,推测右线左侧导洞爆破时,左线右侧壁处得振动速度大于以爆源为对称点不存在空洞地段的振动速度。得出麒麟山隧道右线左侧导洞爆破开挖前左线宜完成二衬施工并达到设计强度,将有益于左线隧道右侧壁的安全稳定。
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