城市地铁隧道控制爆破技术研究——以贵阳地铁1号线为例

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近年来,大量人口涌入城市,使城市逐渐扩大,现有交通无法满足人们的出行需求,为了缓解城市的交通压力和提高人民的生活效率,建设城市轨道交通已成为我国当今大城市发展的热点话题。城市轨道交通修建在人口密度大、建筑物相对集中的区域。隧道穿过岩层部分常采用爆破方法进行开挖,而爆破产生的振动效应很有可能会危及到周围建(构)筑物和隧道自身的安全。因此,有必要研究控制爆破振动效应特征,为爆破设计与施工提供科学依据。  本文以在建中的贵阳轨道交通1号线8标段将军山站至云潭路站区间暗挖隧道为背景,通过现场爆破施工振动监测,将隧道掘进爆破振动作为研究对象,进行以下的探讨:  1、以理论上阐述岩石破岩机理,爆破振动机理以及爆破地震效应,为后续控制爆破研究提供理论依据。  2、运用ANSYS/LS_DYNA动力有限元程序,对影响控制爆破振动的因素进行数值模拟,根据模拟结果,对比分析不同装药结构及爆破方法对爆破效果的影响,最终得到浅埋隧道控制爆破的方法。  3、对贵阳轨道交通1号线8标段将军山站至云潭路站区间隧道爆破施工进行监测,并利用最小二乘法对爆破振动数据进行回归分析,得到萨道夫斯基经验公式中的k、α值,得出该区域隧道开挖爆破地震波的传播规律;再对实测数据进行HHT分析,总结该区域的爆破地震波频谱特性。  4、建立将军山站至云潭路站区间隧道开挖三维数值模型,运用ANSYS/LS_DYNA有限元动力分析程序对该隧道爆破掘进进行实体模型数值模拟,研究隧道掘进爆破振动的传播规律。通过将实测数据与模拟结果对比,分析影响爆破作用的主要因素,以指导爆破参数的确定。此外,还对隧道中岩溶发育段进行数值模拟,得到符合岩溶发育条件下的控制爆破方法。
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