隧道开挖爆破震动对地表建筑物影响

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城市隧道开挖爆破对地表建筑物影响的安全评价

第３２卷第５期
Ｖｏ．２Ｎｏ５２１１３．０１
青岛理工大学学报
ＪｕｎｌｆＱｉｄｏＴｃｎｌｇｃｌｉｅｓｙｏｒａｎａｅｈｏｏｉｖｒｉｏｇａＵｎｔ
城市隧道开挖爆破对地表建筑物影响的安全评价
（ｃｏｌｆｉｉＥｇｎｅｉｇＳｈｏｖｌｎｉｅｒ，ＱｉｄｏＴｃｎｌｇｃｌｉｅｓｙＱｉｇａ６０３ＣｉａｏＣｎｎａｅｈｏｏｉｖｒｉ，ｎｄｏ２６３，ｈｎ）ｇａＵｎｔ
Ａｓｒｃ：ａｅｎｔｅｅｃｖｔｎｏｎｄｏＪｏｈｕＢｙＳｂｒｅＴｕｎｌｒｊｃ，ｔｅｂｔａｔＢｓｄｏｈｘａａｉｆＱｉｇａｉｚｏａｕｍａｉｎｅＰｏｅｔｈｏａｎ
ｕｔｏｕｅｆｖｂａｉｎｗａｓａｌｈｄａｄｔｕｈａｅｙｅａｕｔｏｆｔｅｇｏｎｕｌ— ａｉｎｒｌｓｏｉｒｔｏｓｅｔｂｉｅｎｈｓｔｅｓｆｔｖｌａｉｎｏｈｒｕｄｂｉｓｄ
依据．通过现场对爆破振动监测，确立振动传播衰减规律，以此对地面建筑物进行安全性评价．并研究成果对指导青岛后续地铁隧道工程开挖和保证地表建筑物安全有重要参考价值．
关键词：城市隧道；破振动；爆事故树分析；线性回归；安全性评价中图分类号：ＴＵ３１３１．文献标志码：Ａ文章编号：６３６２２ｌ）５Ｏ６５１７ —４Ｏ（Ｏ１０ —０３一Ｏ

隧道施工中的地表沉降控制

隧道施工中的地表沉降控制随着城市化的进一步发展，城市交通建设逐渐被重视，地下交通设施也越来越常见。

地下交通设施的建设需要进行隧道施工，而隧道施工往往会引起地下水位变化、地基变形等问题，导致地表沉降。

因此，隧道施工中的地表沉降控制成为了不可忽视的问题。

地表沉降的影响隧道施工中的地表沉降如果不能得到有效地控制，就会带来很多负面影响，比如：1. 给土地使用带来困难。

地表沉降让原本平整的地面出现了明显的凹陷，影响了该区域土地的使用。

2. 水利工程受到影响。

地表沉降会改变附近水域的水位和水流形态，导致水利工程防洪效果下降。

3. 对建筑物产生影响。

地表沉降会让基础受到压力，使得建筑物的稳定性变差。

4. 道路出现不平整面。

地表沉降会让道路出现明显的凹凸不平，影响行驶安全。

因此，隧道施工中的地表沉降控制必不可少。

地表沉降的原因地表沉降是隧道施工中常见的问题，其原因有很多，下面列举一些：1. 过度开采地下水资源。

隧道施工需要进行地下采暖，这时候水资源会被过度开采，导致地表出现沉降。

2. 岩石垮塌。

隧道施工时，需要对地下进行钻探和挖掘，对地下的稳定性会产生一定的影响，甚至会引起岩石垮塌，导致地表沉降。

3. 地下水位下降。

施工导致的地下水位变化会影响地表沉降。

4. 建筑物扰动。

施工过程中的动态荷载和爆破会对旁边的建筑物产生影响，导致地表沉降。

地表沉降的控制隧道施工中的地表沉降控制是复杂的工序，涉及到多种技术和方法。

这里介绍几种典型的地表沉降控制方法：1. Grouting法。

该方法主要是在地下隧道开挖过程中，通过注入混凝土泥浆使地基得到加固，防止地基流失，从而避免地沉降。

2. 地基加固法。

此方法利用高浓度浆料注入的方式，加固挖掘现场以及周边区域地基，从而达到控制地表沉降的目的。

3. 沉降预测法。

在隧道施工之前，将沿线的装置装好进行沉降数据的实时记录，预测施工过程中的地沉降，从而做出有效的掌握控制措施。

4. 机械法。

该方法主要是利用振动器等机械设备将土壤进行压实，从而达到控制沉降的目的。

地铁车站爆破施工对地表建筑物的影响研究

地铁车站爆破施工对地表建筑物的影响研究随着城市的现代化发展,我国很多城市将修建地铁作为完善城市交通系统的关键环节。

由于工程条件限制,山地城市大部分地铁隧道都采用钻爆法进行开挖,爆破产生的地震效应可能对地表建筑物造成危害;于此同时,地铁隧道钻爆施工过程中爆破地震波的产生机理,传播、衰减规律,及引起建筑物的动力响应等问题越来越受到学术界和工程界的关注,因此,如何有效地控制爆破振动效应、保障建筑物安全,已经成为爆破工作者亟待解决的一项重要课题。

本论文以重庆轨道交通环线沙正街地铁站钻爆施工项目为依托,在获取爆破振动监测数据的基础上,通过回归分析得出爆破地震波的衰减规律,并结合MIDAS-GTS有限元软件进行数值模拟,研究了爆破振动作用下建筑物的动力响应规律。

主要的研究内容和成果如下:(1)在爆破振动测试的基础上,运用最小二乘法对获取的爆破振动监测数据进行回归分析,确定萨道夫斯基经验公式中的K,α值,建立了研究区域爆破地震波峰值振速衰减经验公式,并对爆破地震波主频进行统计分析,总结出主频随爆心距的变化规律。

(2)利用有限元软件MIDAS-GTS建立三维实体模型,对爆破振动作用下地表框架结构、砌体结构的动力响应规律进行数值模拟研究,总结出了爆破振动作用下两种建筑结构动力响应沿层高的变化规律,并分析了爆心距、空洞对两种建筑结构动力响应的影响。

(3)结合重庆轨道交通环线沙正街站的爆破开挖特点和周围环境状况,提出了多种减震控制措施,主要有减震掏槽爆破、选择合适的炸药、预裂爆破、毫秒微差延时爆破、水压爆破、选择合理的钻爆参数、制定合理的起爆顺序、确定适当的开挖循环进尺、选用良好的爆破器材等。

震动(爆破)施工对周边建筑的影响

震动(爆破)施工对周边建筑的影响摘要：随着我国经济的迅速发展，爆破技术在各种建筑工程建设中得到了越来越广泛的应用。

震动（爆破）施工包括预制桩基础、强夯及挡路施工的震动碾等施工等等，它们都会对周边建筑的影响。

路基或山体爆破施工产生的震动和冲击波也会对周边建筑产生影响。

本文结合笔者多年来进行震动（爆破）施工方面的工作的实践经验，并且查阅了国内外的大量相关的文献，探讨了震动（爆破）施工对周边建筑的影响。

关键词：震动；爆破；施工；周边建筑；影响Abstract: With China’s rapid e conomic development, blasting technology in a variety of building construction has been more widely used. Vibrations (blasting) construction of precast piles based on dynamic compaction and vibration grind get in the way of construction the construction, etc., they will impact on the surrounding buildings. Roadbed or mountain blasting vibration and shock wave generated by the construction will have an impact on the surrounding buildings. In this paper the author over the years to vibrate and the practical experience of construction work (blasting), and access to a large number of domestic and foreign literature, discusses the shock (blast) impact of construction on the surrounding buildings.Keywords: vibration; blasting; construction; surrounding buildings; impact中图分类号：P633文献标识码：A 文章编号：一、引言在最近的一些年以来，建筑施工技术的发展和进步给人类的生产、生活带来了深远的影响，建筑市场也得到了突飞猛进的发展，然而，震动（爆破）施工可能会对于周边建筑造成一定的影响，甚至造成一定的经济损失，严重则危及人们的生命财产安全。

地铁隧道爆破开挖对地表建筑物的影响

关键词：爆破开挖；地震效应：地震速度中图分类号：Ｔ３．Ｄ２５１文献标识码：Ａ
Ｅｆｅｔｆｌｓｉｇｄｇｉｇｏｕｆｃｕｌｉｇｔｎｅｓｆｃａｔｉｇｎｎｓｒａｅｂｉｎｓｉｍｅｒｔｎｌｏｂｎｄｎｏｕ
ｏｆａｔｎｉｒｔｏｓｍｕｃｓｐｏｓｂｅｓｉｇｖｂａｉｎａｂｌｈａｓｉｌ．Ｋｅｙｗｏｒ：ｂｌｓｉｇｃｔｄｓａｔｎｕｔｎｇ；ｓｉｍｉｆｅｔｓｉｍｃｖｌｃｔｉｅｓｃｅｆｃ；ｅｓｉｅｏｉｙ
ｅｆｃｓｏｉｅｅｔｕｌｉｇｒｅｋａｔｇｔｃｎｑｅｒｇｍｕｈｅｏｏｃｂｎｆｓａｄｒｄｃａｍｆｅｔｎｄｆｒｎｉｎｓｎｏｄｒｔｍａｅｂｓｉｈｉｕｓｂｉｃｃｎｍｉｅｅｔｎｅｕｅｈｒｆｂｄｉｏｎｅｎｉ
．
ｂｉｄｎｓｐｏｕｅｙｖｂａｉｎ￣ｅｕｅｃｎｉｅｅｃｓｂｔｅｌｓｉｇｅｒｈｕａｅａｄｎａｉｅｙｓｉｍｉａｕｌｉｇｒｄｃｄｂｉｒｔｏｑｎｙａｄｄｆｒｎｅｅｗｅｎｂａｔｎａｔｑｋｎｔｖｌｅｓｃｃｎｂｎｌｚｄＴｈｅｕｔｆｔｓｓａｄｒｓａｃｎｃｔｈｔｅａａｙｅ．ｅｒｓｌｓｏｔｎｅｅｒｈｉｄｉａｅｔａｍｕｓｔｃｍｐｏｔｎｅｔｌｓｉｇｓｉｍｉｕｌｓａｄｅｗｅｔａｔｈｉａｒａｃｏｂａｔｅｓｃｒｅｎｎ

隧道爆破震动对既有构筑物影响分析与研究

隧道爆破震动对既有构筑物影响分析与研究摘要：爆破震动是爆破的主要危害之一，在爆破地震波的作用下，建筑物结构内部都可能会产生连续拉扭及超载作用，从而可能造成房屋墙面抹灰脱落、结构体裂缝开裂或延伸等现象。

为保证工程爆破时周围建筑物的安全，有必要对爆破的振动效应进行实测和控制，从爆破地震的特殊性出发，考虑主频率，持续时间对建筑物的影响。

从而确保周围建筑物的安全。

关键词：爆破震动；地震效应；主振频率；持续时间隧道内部进行爆破时，一部分能量引起炸药周围岩土体的扰动，并以波的形式向外传播。

由爆破源释放出来的震动波传到地面后引起地面运动，这种地面运动会对地表构筑物产生一定的影响甚至破坏，这就要求在实施爆破掘进时，应全面考虑爆破震动产生的影响。

而爆破震动所引起地面运动可以用地面上质点的加速度、速度或位移的时间函数来表示。

对于爆破地震控制的研究重点是控制爆破震动最大速度或最大加速度，确定爆破震动的传播规律，这个规律可用来预测地表震动强度与爆心距、装药量大小之间的关系，从而可确定爆破地震的安全距离，达到对现有构筑物的安全保障。

1. 工程概况烧锅隧道位于承德市双滦区烧锅村滦河电厂的山丘地段。

烧锅隧道采用分离式双洞，其中左幅隧道全长1075m，右幅隧道全长1185m。

隧道按高速公路双向四车道设计，洞区地面标高为370m-460m，进口段山体坡面向东北倾斜，坡度整体约为45%，地形较为陡峭；出口段，上体坡面向西倾斜，坡度整体约为25%，地形较为舒缓，在地貌上场地属于丘陵地带。

进、出洞口地形为山丘坡脚地形。

表1 隧道路线平、纵一览表2．工作内容此次监测采用Mini-Blast I型爆破测震仪（如图所示）对建筑物筑物周围的震动信息进行同时监测，准确的给出因爆破震动所产生的影响。

图1Mini-BlastⅠ型爆破测振仪目前烧锅隧道既有构筑物为多个输电线塔和一片距离隧道100米处的墓地，因墓地距离爆破点较远，并且其抵抗爆破振动的能力较强，因此不作为主要构筑进行安全评估监测，目前主要进行评估监测的构筑为右幅隧道爆破掘进面上方处的一输点电塔，电塔高28m，输送电压为220kv，据隧道洞顶垂直高度为32.4m，据右幅隧道设计线4m偏右，据隧道进口水平距离为54m。

隧道爆破对地表建筑物的危害及防治

隧道爆破对地表建筑物的危害及防治1.1 爆破地震波产生阶段影响因素分析1.1.1 炸药的影响炸药的影响包括炸药种类的影响和炸药量的影响。

目前业界的大部分专家学者认为炸药种类不同对爆破地震波影响也不同。

实验表明：作为炸药重要性能参数之一的爆轰压力对爆破震动大小和频率有影响，炸药的爆轰压力上升时间越短，爆破震动越大，爆破震动波的频率也越高。

从炸药的波阻抗方面讲，如果炸药的波阻抗与岩石、土的波阻抗相近的情况下，爆破损失的能量少，炸药的能量传递的效果良好，爆破的震动效果就降低；反之爆破损失能量大，而损失的能量会增强爆破的震动。

1.1.2 段数的影响段数的影响主要体现在降震效果和延长爆破地震波作用时间。

研究表明分段装药比不分段装药的降震效果好30%-50%。

随着炸药的段数增加，地震波的主震相会相应的降低，但是地震波的作用时间会增长，所以段数也不是越多越好。

合理的装药段数，既能减少爆破作用时间又能降低爆破地震波的主震相，因此可以有效的降低震动效应。

1.1.3 装药结构形式的影响这里主要分析耦合装药和不耦合装药的装药结构形式。

试验表明：在一定岩石和炸药条件下，采用不耦合装药（或空气柱间隔装药），可以增加用于破碎或抛掷岩石的爆破能量，提高炸药能量的有效利用率，降低药量使用。

与亲合装药相比它降低质点振动速度峰值，降低了爆破震动的效果。

1.1.4 起爆方案的影响岩土爆破作业中有很多爆破方式（定向爆破、预裂、光面爆破、微差爆破、控制爆破等），不同的爆破方式对爆破地震波的产生有不同影响。

通过研究发现当起爆方向线与保护目标垂直时，振动速度峰值最大，药包组成直线布置会加强垂直方向的地震波。

对于毫秒级的微差爆破来说，延迟不同的时间间隔引起的爆破振动强度也不同。

1.2 爆破地震波传播过程中的影响因素分析1.2.1 大地系统的地质条件大地系统的地质条件主要考虑的是爆破周围的地形、地表覆盖层厚度、断层等。

同时研究表明，场地地表覆盖土对地震波的作用时间也有影响。

隧道施工中的爆破振动监测与控制

隧道施工中的爆破振动监测与控制一、引言隧道施工是现代城市建设的重要工程之一，然而，随着隧道越来越多地穿越城市核心地区，人们对施工振动的影响也越来越关注。

特别是在爆破施工过程中产生的地震波振动，对周围建筑、地基和地下管线可能造成不可逆的破坏。

因此，对隧道施工中的爆破振动进行监测与控制显得尤为重要。

二、爆破振动的影响与监测1. 爆破振动对周围建筑的影响隧道施工中的爆破振动对周围建筑物可能产生的影响包括建筑物裂缝、墙体破坏、基础沉降等。

因此，在施工过程中，需要对周围建筑物进行实时监测，以及对可能受到影响的建筑物进行前期调查。

监测手段包括地基测点、墙体倾斜仪、全站仪等。

2. 爆破振动对地基和地下管线的影响爆破振动不仅会对地表建筑物产生影响，也会对地基和地下管线造成一定程度的破坏。

因此，在施工前，需要对周围地下管线的位置以及地基的稳定性进行调查，以确定可能存在的风险，并采取相应的措施进行防护。

3. 爆破振动的监测手段隧道施工中的爆破振动监测主要通过地震仪、振动传感器和测量仪器进行。

地震仪可以直接监测到地面产生的地震波振动，振动传感器可以测量到建筑物的振动幅值和频率，测量仪器可以对爆破振动进行实时记录和分析。

三、爆破振动的控制措施1. 爆破设计的优化通过优化爆破设计，减少爆破振动对周围建筑物和地基的影响。

可以通过调整爆炸药量、起爆时间、孔径和孔距来控制爆破振动的强度和分布。

同时，选择合适的爆破药剂和起爆方式，也可以有效减小爆破振动的危害。

2. 施工监督与控制在施工过程中，需要严格控制爆破振动的峰值和持续时间。

通过设置合理的监测点和阈值，及时发现超限情况，并采取相应的措施进行调整。

同时，建立良好的沟通机制，及时向周围居民通报施工情况，减少不必要的恐慌和误解。

3. 应急预案的制定针对可能发生的意外情况，需要制定合理有效的应急预案。

包括紧急疏散措施、建筑物加固方案等，以保障人员的安全和建筑物的完整性。

四、国内外经验与案例1. 国外经验在国外，隧道施工中的爆破振动监测与控制已经非常成熟。

盾构隧道施工时振动对周边建筑物的影响分析

盾构隧道施工时振动对周边建筑物的影响分析盾构隧道施工时，振动是不可避免的影响因素之一。

振动对周边建筑物可能产生一系列的影响，包括结构损伤、地基沉降、噪音扰民等。

因此，对盾构隧道施工时振动对周边建筑物的影响进行分析，对于保障工程施工安全以及周边环境保护具有重要意义。

本文将从振动特性、影响因素、影响评价和控制措施等方面对盾构隧道施工时振动对周边建筑物的影响进行深入分析。

首先，盾构隧道施工产生振动的特性需要进行全面了解。

振动是指物体在受到外力作用时发生的周期性分布的动态现象。

盾构施工过程中常见的振动源包括施工机械的振动、落石引起的振动、土体位移引起的振动等。

针对不同振动源的特性需进行详细描述，以便于后续的影响评价和控制措施制定。

其次，影响盾构隧道施工振动对周边建筑物的因素也需充分考虑。

主要因素包括地下水位、土质条件、施工方式、振动源位置等。

地下水位高和土质松软的地区容易产生更大的振动影响。

不同的施工方式也会对振动影响产生不同程度的差异。

振动源的位置离建筑物的距离也是决定振动传播程度的关键因素。

因此，在振动影响分析中需全面考虑这些因素的综合作用。

接下来，针对盾构隧道施工时振动对周边建筑物的影响进行评价。

影响评价包括振动对建筑物结构的损伤评估、地基沉降评估、噪音扰民评估等。

振动对建筑物结构的影响可通过振动频率、振幅以及振动时间等参数加以评估。

地基沉降是由于振动引起的地下土体的变形而导致建筑物沉降，需通过地下水位监测以及沉降观测来评估。

噪音扰民评估则需考虑噪音级别及其对周边环境和居民的影响。

通过对这些指标的评价，可以量化振动对周边建筑物的影响程度。

最后，为了控制盾构隧道施工时的振动影响，可采取一系列的控制措施。

在施工前需进行充分的振动预测和影响评估，以便在施工中采取适当的控制措施。

常见的控制措施包括施工方式的优化，如减小盾构机械振动、合理控制爆破振动等；振动隔离措施，如设置振动隔离层、采取地下泡沫混凝土填充等；监测与预警措施，如振动监测、地下水位监测等。

地铁隧道开挖爆破对地表建筑物的振动影响

Ｋｅｒｓ：ｔｕｎｌｅｃｖｔｎｂａｔｇｂｄｎｔｃｕｅ；ｅｓｃｅｅｔｆｅｐｏｉｎｙｗｏｄｍｅｒｔｎｅ；ｘａａｉｌｓｎ；ｕｉｇｓｏｏｉｌｕｒｔｒｓｉｍｉｆｃｓｏｘｌｓｏ
ｏｈｕｃｕｌｉｇｎＳｅｚｅｔｏｔｎｅｌｔｇ，ｈｅｏｉｄｆｅｕｎｙｏｘｌｓｎｓｉｍｉａｅｉｕｌｉｇｗｒｎｔｅｓ￣ａｅｂｉｎｓｉｈｎｈｎＭｅｒｕｎｌｂａｉｄｓｎｔｅｖｌｃｔａｒｑｅｃｆｅｐｏｉｅｓｃｗｖｎｂｉｎｅｅｙｎｏｄｄｔｒｎｄ，ｎｈｅａｉｎｆｒｕａａｏｇｔｅｓｉｍｉｅｏｉｎｅｃａｇｕｎｉｄｔｅｄｓａｃｏｔｅｅｐｏｉｅｓｕｃｓｅｅｍｉｅａｄｔｅｒｌｔｏｏｍｌｍｎｈｅｓｃｖｌｃｔａｄｔｈｒｅｑａｔａｈｉｔｅｔｈｘｌｓｖｏｒｅｗａｙｈｙｔｎｎ
四川建筑科学研究
１４５
ＳｃｕｎＢｕｌｉｇＳｉｎｅｉｈａｉｎｃｅｃｄ
第３６卷
第３期
２１００年６月
地铁隧道开洛阳理工学院建筑工程系，河南洛阳４１０）７００
摘
要：在对地铁隧道开挖时的爆破地震效应和参数分析的基础上，针对地面建筑结构对爆破振动的响应进行了理论分析。
Ｈｚｗｉｈｉｃａｇｒｔａａｉｅｙｓｉｍｉｒｑｅｃｆｔｅｂｉｉｇ，ｅｆｒｋｎｈｅｓｃｖｌｉａｅｃｔｒｏｆｔｅ，ｈｃｓｍｕｈｌｅｎｎｔｌｅｓｃｆｕｎｙｏｈｕｄｎｓｔｒｏｅｔｉｇｔｅｓｉｍｉｅｏｔａａｓｆｒｅｎｏｒｈｖｅｌｈｅａｃｙｓｉｉｈｂｉｉｇｓｕｔｒｎｔｎｅｌｔｇｉｒｔｎｌａｄｅｅｔｅｕｌｎｔｒｅｉｕｎｌｂａｉｓａｉａｎｆｃｉ．ｄｕｓｎｏｖ

隧道爆破施工对地表建筑物及其滑坡体的扰动影响分析

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ＳｃｅｎａＴｅｃｈｉｃｅｎｄｎＯｌＯｇｙｎ１ｎｏｖｉＨｅｒｄａｔｏｎａｌ
工程技术
隧道爆破施工对地表建筑物及其滑坡体的扰动影响分析
陈德国
（中铁二十一局集团第三工程有限公司陕西咸阳７００２０）１
摘要：宝塔山隧道进口下穿古滑坡体，新且地表建筑物密集，本文详细介绍隧道下穿滑坡体时岩层爆破施工振动对地表建筑物及其滑坡体的影响，为在同类工程地质条件下的隧道爆破作业提供施工参考。关键词：破建筑物滑坡体扰动爆中图分类号：５Ｕ４文献标识码：Ａ文章编号：７ —０８２１）（）１ —０１４９ｘ（０ｏｂ一０３１６ｏ６０开挖高度５５１自拱顶向下）断面爆破参计算．１（２，＝ｌ＋ｆ）１掏０孔深１５，药量．ｍ装包西铁路新宅塔山隧道位丁延安市宝数为：槽眼ｌ个炮孔，ｆＪ５辅周．ｍ。塔山下，穿越地形为黄土高原梁茆沟壑区。７．Ｋｇ；助眼、边眼炮孔深１１施工式中，一局部突｝地形顶部的振动影响降隧道起迄里程ＤＫ５０５１０＋～ＤＫ５２６７巾严格控制爆破装药量，低爆破振动强放大系数ｌ０＋７，
．
突出台地边缘的距离．相对高差Ｈ的比与

隧道爆破振动危害和控制技术综述

隧道爆破振动危害和控制技术综述发布时间：2021-08-19T11:49:21.210Z 来源：《建筑实践》2021年40卷4月（上）10期作者：唐叙量[导读] 钻爆法因其技术成熟和施工成本低等优点，在隧道开挖工程中得到广泛的应用；但钻爆法本身具有致命的缺陷，即爆破产生的振动直接威胁着周围建(构)筑物结构的安全。

唐叙量（重庆市设计院有限公司重庆 400015)摘要：钻爆法因其技术成熟和施工成本低等优点，在隧道开挖工程中得到广泛的应用；但钻爆法本身具有致命的缺陷，即爆破产生的振动直接威胁着周围建(构)筑物结构的安全。

同时，隧道在交通运输系统中类似于咽喉的作用，能保障隧道的安全施工等效于维护了人们的人身和财产安全。

所以本文从钻爆法技术、隧道爆破危害、影响爆破振动强度因素等方面进行论述，分析和归纳出控制爆破振动的常见措施，为后续研究和实际工程提供参考。

关键词：钻爆法、振动危害、控制措施Summary of Tunnel Blasting Vibration hazards and Control TechnologyXuliang Tang1, Qin Wang2*(1.ChongQing Architectural Design Institute, ChongQing, 400015, PR China; 2.HuNan V ocational College of Electronic and Technology, ChangSha, 410220,PR China)Abstract: The drilling and blasting method is widely used in tunnel excavation engineering due to its mature technology and low cost. However, the drilling and blasting method has a fatal flaw, that is, the vibration generated by blasting directly threatens the structure of surrounding buildings. At the same time, the tunnel has a very important position in the transportation system, and the safe construction of the tunnel is equivalent to the protection of people's personal and property safety. Therefore, this article discusses the drilling and blasting technology, tunnel blasting hazards, factors affecting the intensity of blasting vibration. Analyzes and summarizes common measures to control blasting vibration, and provides references for subsequent research and actual engineering.Keywords: Blasting method, Vibration hazard, Control measures0、引言近年来，随着人们对交通运输需求量的增加，高速公路、客货运铁路以及城市地下铁路的新(扩)建工程仍处于高速增长趋势，而隧道开挖施工仍是这些新(扩)建交通运输工程中的难点。

隧道掘进爆破对支护结构振动效应影响及安全标准

3 5 2 mc t r cos n 2 m 2 r ]e nz e p 4(1 2 ) 4
1 3
5

E m2 2 A1[ r cos n 2 m 2 r n 2 m 2 r 2 sin n 2 m 2 r 1 1 2 4 4
5
初始条件
当
t 0
、
r r0
时，
n2 m2
W 0
3 4r0
则得：cos(
n 2 m 2 r0
)0 4
即：
在荷载边界：得到其中
A A1 0 A
A
rr
t A e 0zb,r r0 0
m
,
cp
3 1 e bn E n 2 m 2 (2n 2 3m 2 ) 1 [ r0 2 cos n 2 m 2 r0 n 2 m 2 r0 2 sin n 2 m 2 r0 bn 1 1 2 4 4

空间轴对称三维柱坐标下，由于轴对称，位移势函数不随角度变化，只与径向、轴向位移和时间相关。
2 1 2 1 2 r 2 r r z 2 c 2 t 2 p
2
采用分离变量法求解波动方程。令 Rr * Z ( z ) * T (t ) 得到：
V 0
Vz mc p A2 r
1 2
mc t cos n 2 m 2 r e nz e p 4
2
其中
A1 C
n2 m2
A2 nA1
根据轴对称柱坐标下应力与位移的关系，有

特大断面隧道爆破开挖对既有隧道振动影响分析

ｔａｒｈｎｕｅｃｍｐｓｄｂｈｌｓｉｘａａｉｎｏｕｎｅｓｗｉｈｅｔａｌｒｅｃｏｓｓｃｉｎｓｓｍｕａｅｈｅｐｐｅ，ｔｅｉｆｎｅｉｏｅｙｔｅｂａｔｌｎｇｅｃｖｔｏｆｔｎｌｔｘｒ —ａｇｒｓ —ｅｔｓｉｉｌｔｄ，ｗｉｈｏｔ
置，且其强度经历由弱变强，由强变弱后逐渐减小消失。根据分析结果提出在特大断面爆破施工中应采取的一系列减振施工并又技术措施，希望为以后遇到类似特大断面破施工提供参考。关键词：特大断面隧道；振动响应；数值分析
中图分类号：Ｕ４５６５．文献标志码：Ａ文章编号：１７７１２１）２— １１— ６６２— ４Ｘ（００００５０
第３０卷第２期２１００年４月
隧道建设
ＴｎｌＣｏｓｒｃｉｎｕｎｅｎｔｕｔｏ
Ｖ０＿０Ｎｏ２ｌ３．Ａｐ．２０ｒ０１
特大断面隧道爆破开挖对既有隧道振动影响分析
余超，梁波，欧阳天烽
ＹＵａＣｈｏ，ＬＡＮＧＩＢｏ，ＯＵＹＡＮＧｉｎｅｇＴａｆｎ
（ｃｏｌｆＣｖｎｉｅｒｇａｄＡｃｉｃｒ，ｈｎｑｎｉｏｏｇＵｉｒｔ，ｈｎｑｇ４０７，ｈｎ）ＳｈｏｏｉｌｇｎｅｎｎｒｔｔｅＣｏｇｉｇＪｔｎｖｓｙＣｏｇｉ００４ＣｉｉＥｉｈｅｕａｎｅｉｎａ
Ａｂｓｒｔ：Ｉｓｓａｅｔａｃｔｉｔｔｄ，ｏａｉｆａａｙｉｎｔｅｂａｔｎｈｏｉｓａｍｅａｄａｒａｎｂｓｓｏｎｌｓｓｏｈｌｓｉｇｔｅｒｅｔｈｏｎｂｏｄ，ｔａｒｍｅｅｓｕｈａｉａｈｔｐａａｔｒ，ｓｃｓｖｂｒ－ｔｏｅｏｉｙａｄｖｂａｉｎｔｍｅｓｏｌｅｉｔｏｕｅｏａａｙｅｔｎｕｎｃｆｂａｔｎｎｔｅｓｒｏｄｎｔｕｔｒｓｎｉｎｖｌｃｔｎｉｒｔｏｉｈｕｄｂｎｒｄｃｄｔｎｌｚｈｅｉｆｅｅｏｌｓｉｇｏｈｕｒｕｎｉｇｓｒｃｕｅ．Ｉｌ

钻爆法施工过程中建筑物监测重点探析何荣友

钻爆法施工过程中建筑物监测重点探析何荣友摘要：岩石地质条件下，地铁隧道开挖过程中多采用钻爆法施工，爆破施工的过程中，建筑物产生开裂及噪声扰民均容易引起纠纷。

做好现场的监测工作，可以为纠纷提供客观的第三方数据支持。

关键词：钻爆法；施工；建筑物；监测1爆破振动效应爆破振动作为公认的爆破三大灾害之首，对于隧洞围岩稳定、支护结构安全和地表建构筑物等都会产生负面影响，因此，对于爆破振动的控制是在爆破设计阶段、施工阶段和爆破监测等方面都要面临的工程实践难题。

以往对于隧洞开挖爆破振动的大多数研究，单纯考虑爆炸荷载引起的爆破地震波，岩石力学领域的广大学者针对爆破地震波的产生机理、爆破振动影响因素、振动传播规律、质点振动速度衰减规律和爆破安全判据等方面进行了深入研究，在改进爆破技术、改良爆破设计和爆破开挖程序等方面都做了深入探讨，并且许多理论成果己经在实践中都得以应用。

爆破地震波的产生和传播受到许多因素的影响，可分为两大类，第一类是炸药种类、起爆方式、抵抗线、炮孔间排距、炮孔孔径和深度、单孔装药量、装药结构等爆源因素;第二类为岩体介质力学性质、节理和结构面、应力波传播途径、地形地貌和临空面的影响、关注点相对于爆炸源的位置等非爆源因素。

许多学者通过对实测爆破振动信号的分析探讨了这些因素对隧道开挖爆破振动幅值、频率等特性的影响规律。

史秀志和陈寿如通过分析实测振动信号研究了段药量变化和抵抗线大小对爆破振动幅值和主频的影响;郑心铭研究了隧道掘进爆破中爆破振动的传播规律并提出了掘进的合理微差时间;李新平等通过隧洞爆破现场试验提出在其他条件相同时，临空面较少会导致围岩更大的夹制作用，这些部位质点振动速度相对较大;李勇泉和吴亮也通过分析实测振动资料提出夹制作用会导致质点振速峰值较大，相同距离的质点在爆炸源前冲向的振动速度峰值最大，并通过比较夹制作用较大的预裂爆破和较小的光面爆破验证了上述结论;Resende等用数值模拟和现场试验对比分析了隧洞爆炸地震波的传播规律，提出了应力波传播途径和局部峰值在爆破振动控制中的重要性。

地下工程爆破震动控制技术措施分析

地下工程爆破震动控制技术措施分析地下工程爆破是指在地下开挖、隧道开挖等工程中，利用爆破技术进行岩石或土壤的破碎和移除的工程方法。

爆破作业会引起地下振动，通过对地下工程爆破震动控制技术措施的分析，可以有效减少爆破作业对周边环境和结构物的影响，保障工程安全和环保要求。

一、地下工程爆破震动的影响地下工程爆破震动是由于岩石破碎产生的冲击波、振动波和声波在地下的传播而引起的。

这些震动会对周边环境和结构物产生影响，主要表现在以下几个方面：1. 对周边房屋和建筑物产生振动影响，可能引起墙体开裂、地基沉降等损坏；2. 对地下管线和地下设施产生影响，可能引起管线破裂、设施损坏；3. 对地表和地下水源产生影响，可能导致土壤沉降、地面裂缝、地下水位变化等问题；4. 对周边居民和环境产生噪音和震动影响，可能引起居民投诉和环境污染。

针对地下工程爆破震动可能产生的影响，采取一系列的控制技术措施来减少震动的传播和影响，保障工程和周边环境的安全。

主要的控制技术措施包括：1. 爆破参数优化设计通过合理的爆破方案设计和爆破参数的优化选择，可以减少爆破产生的冲击波和振动波的能量，降低对周边环境和结构物的影响。

合理的爆破参数包括爆炸药量、孔距、孔深、装药方式等，通过科学计算和优化设计来控制震动产生的能量和传播的方向，达到减少震动影响的目的。

2. 地下振动监测在地下工程爆破作业前后，对爆破现场周边的结构物、管线、地表和地下水源等进行振动监测，及时掌握爆破作业对周边环境的影响情况。

通过振动监测数据分析，可以及时评估爆破作业的影响程度，采取相应的控制措施，保障周边环境和结构物的安全。

在爆破现场周边设置合适的振动控制措施，通过软土垫层、挡墙、振动吸收器等措施来减少爆破震动的传播和影响。

在特殊情况下，还可以采取预制孔眼、半圆形爆破等技术来减少爆破震动的产生和传播。

4. 周边结构物保护对可能受到爆破震动影响的周边结构物和管线设施进行保护，通过加固、支撑和振动吸收等措施来减少爆破震动对结构物的影响。

爆破振动效应

爆破振动效应爆破振动效应是指爆破时产生的振动对周围环境的影响，包括对建筑物、设施、自然环境等的影响。

随着爆破技术的不断发展，爆破振动效应越来越受到人们的关注。

首先，爆破振动对建筑物的影响是显著的。

振动会导致建筑物产生共振，从而造成结构的损伤和破坏。

在爆破施工过程中，需要对周围建筑物的振动速度和加速度进行监测，确保建筑物安全。

其次，爆破振动对自然环境的影响也不容忽视。

振动可能引起山体滑坡、地面塌陷等地质灾害，对生态环境造成破坏。

因此，在爆破前需要对周围环境进行详细的勘察和评估，采取必要的预防措施。

此外，爆破振动还可能对人员和设备产生影响。

振动产生的冲击波和飞石可能对周围人员和设备造成伤害或损坏。

因此，在爆破过程中需要采取必要的防护措施，确保人员和设备的安全。

为了减小爆破振动效应，可以采取多种措施。

首先，选择合适的炸药类型和装药方式，优化爆破参数，可以减小振动强度。

其次，采取分段起爆、孔内分段等起爆方式，可以降低振动频率。

此外，在地表铺设减震材料、设置减震沟等措施也可以起到减小振动的作用。

另外，对于一些特殊环境，如城市、工厂、水利水电工程等，需要进行更加严格的振动控制。

在这些环境中进行爆破作业，需要采取更加严格的施工方案和管理措施，确保周围环境和设施的安全。

综上所述，爆破振动效应是一个复杂的问题，需要考虑多种因素。

为了确保安全，需要对爆破振动进行监测和评估，采取必要的预防和减震措施，从而减小爆破振动对周围环境和设施的影响。

同时，加强研究和开发新型减震技术也是未来的发展方向。

最后需要强调的是，在爆破作业过程中，必须遵守相关法律法规和安全技术规范，确保人员、设备和环境的安全。

对于违规行为和事故隐患，必须及时采取措施进行整改和处罚，坚决遏制安全事故的发生。

只有确保安全，才能更好地发挥爆破技术在各项建设事业中的作用，推动经济社会的持续发展。

以上内容信息量较大，对于部分人群来说可能存在一定难度，建议查阅爆破工程相关书籍或咨询专业人士以获取更全面和准确的信息。

隧道掘进爆破振动在地表及上部岩体传播特征

应材料ＰＴＦＥ/Ａｌꎬ反应破片沿着战斗部端面等距排列ꎬ破片总个数为２１个ꎬ密度为ρꎻ战斗部壳体材料为硬质铝合金ꎮ２㊀破片飞散特性破片的初始抛撒速度是破片飞散特性的主要内容之一ꎬ它是评估杀伤战斗部威力的重要依据[２]ꎮ发散角的大小直接影响到形成的破片束的侵彻能力和打击面积ꎮ本文的战斗部模型为完全轴对称的ꎬ选择破片速度方向与对称轴ｚ轴反向之间的夹角为发散角ꎮ根据破片的速度分析ꎬ可以确定每个破片的发散角α的值ꎬ进而近似求得破片的打击密度ꎮ本文只考虑破片发散角稳定时的状况ꎮ破片的发散角为:α＝ａｒｃｃｏｓｖｚｖæèçöø÷＝ａｒｃｔａｎｌＨæèçöø÷ꎻ(１)Ｈ＝ʃｔ００ｖｚｄｔꎻ(２)ｌ＝ʃｔ００ｖｘｄｔꎮ(３)式中:ｔ０为破片从开始飞散至击中目标的时间ꎻＨ为ｔ＝ｔ０时刻破片在ｚ方向的位移ꎻｌ为破片的发散半径ꎻｖｚ为ｚ轴速度ꎬ即轴向速度ꎻｖｘ为破片的径向速度ꎻｖ为破片初始抛撒速度ꎮ定义打击面积为Ｓꎬ破片总数为Ｎꎬ打击密度为ω(Ｓ)ꎬ打击密度作为打击面积的函数ꎬ即ω(Ｓ)＝ＮＳꎮ(４)其中:打击面积Ｓ＝π(Ｈｔａｎα＋ｌｚ)２ꎬｌｚ为某破片到弹轴线的距离ꎮ３㊀数值模拟３.１㊀计算模型、材料模型及参数㊀㊀采用ＡＮＳＹＳ/ＬＳ￣ＤＹＮＡ进行轴向驱动反应破片战斗部的数值模拟分析ꎬ采用流固耦合算法ꎮ数值模型由战斗部壳体㊁主炸药㊁内衬和反应破片(壳体和反应材料)组成ꎮ其中ꎬ主炸药㊁空气和内衬采用欧拉网格建模ꎬ单元使用多物质ＡＬＥ算法ꎬ战斗部壳体和反应破片均采用拉格朗日网格建模ꎮ采用ＴｒｕｅＧｒｉｄ软件进行有限元模型的建立ꎬ模型简化如图２所示ꎮ㊀㊀㊀㊀图２㊀战斗部有限元模型Ｆｉｇ.２㊀Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｗａｒｈｅａｄ㊀㊀网格单元采用Ｓｏｌｉｄ１６４八节点六面体单元ꎻ战斗部壳体材料模型选用Ｐｌａｓｔｉｃ＿Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ材料模型ꎻ破片壳体和反应材料选用Ｍａｔ＿Ｊｏｈｎｓｏｎ＿Ｃｏｏｋ材料模型和Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ状态方程ꎻ主炸药采用Ｈｉｇｈ＿Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ＿Ｂｕｒｎ材料模型和ＪＷＬ状态方程描述ꎻ内衬模型选用Ｍａｔ＿Ｅｌａｓｔｉｃ＿Ｐｌａｓｔｉｃ＿Ｈｙｄｒｏꎻ空气采用Ｎｕｌｌ材料模型和Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ状态方程描述ꎮ主要材料参数如表１所示ꎬ参考值见文献[６ꎬ９￣１１]ꎮ３.２㊀数值模拟结果分析反应破片在主装药爆轰过程中ꎬ瞬间受到爆轰压力的驱动ꎬ以防止破片在加速飞散过程中不发生破碎或者受热提前反应ꎬ确保反应破片的完整性ꎬ避免毁伤能力削弱ꎮ本文中ꎬ研究了６种方案:无内衬和分别以泡沫铝㊁尼龙㊁泡沫塑料㊁橡胶和ＰＴＦＥ低密度材料作为内衬ꎬ其方案编号为１＃㊁２＃㊁３＃㊁４＃㊁５＃㊁６＃ꎬ数值模拟分析其对反应破片飞散特性和完整性的影响ꎮ３.２.１㊀反应破片飞散数值模拟结果㊀㊀通过数值模拟ꎬ得到了不同内衬时反应破片的初始抛撒速度和飞散角曲线ꎬ如图３和图４所示ꎮ由仿真计算可知ꎬ起爆后大约在２５μｓ时ꎬ破片的抛掷速度趋于稳定ꎬ爆轰压力与空气阻力相等ꎬ爆轰产物对破片束的作用基本消失ꎮ破片的最大速度出现在端面中心处ꎬ破片的最小速度出现在靠近壳体处ꎬ反应破片的最大速度为２４００ｍ/ｓꎬ最小速度为表１㊀主要材料参数Ｔａｂ.１㊀ＭａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓＢ炸药ρ/(ｇｃｍ－３)Ｄ/(ｍｓ－１)ｐＣＪ/ＧＰａＡ/ＧＰａＢ/ＧＰａＲ１Ｒ２ω１.７１７９８０２９.５５４２２７６.７４.２１.１０.３４ＰＴＦＥ/ＡｌＡ０/ＭＰａＡ１/ＭＰａＡ２/ＭＰａＢ０/ＭＰａＢ１/ＭＰａＢ２/ＭＰａ－４３７.９２３８.１７－３０.７２１８００.６５－１０９３.５２１７４.４１４５＃钢ρ/(ｇｃｍ－３)Ｇ/ＧＰａＡ/ＧＰａＢ/ＧＰａｎＣｍ７.８３７７７９.２５１０.２６０.０１４１.０３０５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４５卷第４期㊀㊀图３㊀破片初始抛撒速度曲线Ｆｉｇ.３㊀Ｉｎｉｔｉａｌｄｉｓｐｅｒｓａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｆｒａｇｍｅｎｔｓ㊀㊀图４㊀破片发散角曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｅｊｅｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｆｒａｇｍｅｎｔｓ１５９５ｍ/ｓꎮ由公式知:破片发散角主要集中在－１６ʎ~１６ʎ范围内ꎬ表明破片基本上沿着战斗部端面法线方向飞行ꎮ破片飞散稳定后ꎬ发散角标准差值较大ꎬ说明破片发散角度呈离散化ꎬ导致破片发散角增大ꎬ同时破片束的密度有所降低ꎮ３.２.２㊀内衬对反应破片飞散的影响分析通过数值模拟得到了不同内衬时反应破片的初始抛洒状态ꎮ由表２可以看出ꎬ内衬对破片的飞散特性影响较大ꎮ随着内衬材料密度的增加ꎬ破片的平均抛撒速度增大ꎬ平均发散角减小ꎬ并且破片的破损现象也相对减小ꎮ采用泡沫铝为内衬时ꎬ破片的速度最低ꎬ而采用密度相对较大的ＰＴＦＥ时ꎬ破片的速度最大ꎮ采用ＰＴＦＥ作为内衬时ꎬ其速度比无内衬时提高了２７.８％ꎮ从图５不同方案的破片变形状态也可以看出ꎬ随着内衬密度的增加ꎬ破片的完整性逐渐趋于完好ꎮ这是由于无内衬时ꎬ炸药与反应破片直接接触ꎬ当爆轰波传至端面时ꎬ爆轰产物迅速向周围运动ꎬ压缩空气形成冲击波ꎬ削弱了爆轰产物对破片的有效作功ꎻ同时ꎬ驱动反应破片沿着端面法线方向高速飞行ꎻ破片受到爆轰的直接载荷ꎬ造成外壳的变形ꎮ而采用内衬时ꎬ避免了反应破片与主装药的直接接触ꎬ一方面防止过度的动压加载ꎬ避免反应破片破碎ꎬ另一方面阻止过热的炸药爆轰产物的直接作用ꎬ削弱表２㊀不同内衬材料对反应破片飞散的影响Ｔａｂ.２㊀Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｎｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｏｎｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｆｒａｇｍｅｎｔｓ防护材料材料密度ρ/(ｇｃｍ－３)平均抛撒速度/(ｍｓ－１)平均发散角α/ʎ破片状态无内衬０１５００１１.８有破碎㊁变形泡沫铝１.０４０１６５０７.６有破碎㊁变形尼龙１.１４０１７８０７.３少量破碎㊁变形泡沫塑料１.２６５１８０４７.１少量破碎㊁变形橡胶１.４００１８５０７.０无破碎㊁变形ＰＴＦＥ２.１６０１９１７６.４无破碎㊁变形㊀㊀㊀㊀㊀㊀(ａ)方案１＃㊀㊀㊀㊀(ｂ)方案２＃㊀㊀㊀㊀㊀㊀(ｃ)方案３＃㊀㊀㊀㊀(ｄ)方案４＃㊀㊀㊀㊀㊀㊀(ｅ)方案５＃㊀㊀㊀㊀(ｆ)方案６＃图５㊀８０μｓ时不同方案破片的变形状态Ｆｉｇ.５㊀Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔａｔｅｏｆｆｒａｇｍｅｎｔｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｇｒａｍｓａｔ８０μｓ１５２０１６年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀轴向驱动反应破片的作用过程㊀张世林ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀了爆轰波压力ꎬ避免反应破片过早受高热而发生快速分解反应ꎮ同时ꎬ内衬有效阻止稀疏波向爆轰产物内传入ꎬ起到了约束㊁延缓的作用ꎬ使得对破片的加载时间延长ꎬ提高了爆轰产物对破片的做功能力ꎮ４㊀试验及分析４.１㊀试验装置根据数值模拟分析ꎬ开展试验验证ꎮ如图６试验装置简图所示ꎬ战斗部距目标靶板距离３.０ｍꎬ靶板为１.２ｍˑ１.０ｍˑ３.０ｍｍ的钢板ꎮ靶心距离地面１.０ｍꎮ图７为反应破片战斗部ꎬ战斗部内置反应破片２１枚ꎬ破片密度为ρꎬ内衬层采用ＰＴＦＥꎬ共计４枚试验样机(图６所示)ꎮ试验时ꎬ战斗部横向放置在试验架ꎬ且中心与靶板中心水平对正ꎮ１－战斗部ꎻ２－测速靶ꎻ３－目标靶ꎻ４－高速摄像机ꎮ图６㊀试验装置布置示意图Ｆｉｇ.６㊀Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ㊀㊀㊀㊀图７㊀战斗部实物图Ｆｉｇ.７㊀Ｔｈｅｗａｒｈｅａｄ４.２㊀试验结果通过图８摄像可以看出ꎬ燃烧式反应破片在撞击靶板瞬间ꎬ伴有强烈的火焰产生ꎬ火焰长度约半米ꎮ这是由于高速飞行的破片在撞击靶板瞬间ꎬ破片内部压力瞬间变大ꎬ温度升高ꎬ反应材料受到高温高压后ꎬ达到临界爆压值ꎬ发生燃烧效应ꎮ由试验结果(图９)可知:靶板表面均出现穿孔痕迹ꎬ穿孔２１个ꎬ与预制反应破片数目相同ꎬ且弹坑处均有燃烧熏蚀痕迹ꎬ表明反应破片战斗部在炸药爆轰后ꎬ预制破片比较完整ꎮ在穿过靶板后ꎬ受到靶板的挤压摩擦后ꎬ反应材料发生爆炸燃烧反应ꎬ释放大量的热ꎬ大部分反应弹丸在靶板上能够有较完整的穿孔ꎬ穿孔孔径均大于１０ｍｍꎬ破片穿透靶板后仍有较高的剩余速度ꎬ且反应性黑色痕迹较多ꎬ反应破片分布在宽９４０~１２００ｍｍ㊁高８７０~１０００ｍｍ的区域内ꎬ最大飞散角为１８ʎ~２２ʎꎬ其打击密度为１７.５~２５.６ｍ－２ꎮ通过高速摄影图像ꎬ可近似求得４枚样机反应破片㊀㊀图８㊀破片撞击靶板瞬间燃烧图Ｆｉｇ.８㊀Ｂｕｒｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｒａｇｍｅｎｔａｔｔｈｅｍｏｍｅｎｔｏｆｉｍｐａｃｔｉｎｇｔｈｅｔａｒｇｅｔｐｌａｔｅ㊀㊀㊀㊀(ａ)１＃靶板㊀㊀(ｂ)２＃靶板㊀㊀(ｂ)３＃靶板图９㊀破片侵彻靶板毁伤效果图Ｆｉｇ.９㊀Ｄａｍａｇｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｒａｇｍｅｎｔｓｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇｔｈｅｔａｒｇｅｔｐｌａｔｅ２５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４５卷第４期的平均速度为１８００~２０００ｍ/ｓꎮ㊀㊀试验表明:设计的轴向驱动反应破片战斗部发射的反应破片完整性较好ꎬ破碎情况较少ꎬ与数值模拟结果相吻合ꎮ５㊀结论１)数值模拟发现:无内衬时ꎬ轴向驱动反应破片抛撒速度最低ꎬ且在爆轰载荷下受损严重ꎻ采用密度相对较大的ＰＴＦＥ作为内衬ꎬ可以有效提高破片的完整性和抛撒速度ꎮ２)轴向驱动反应破片在侵彻靶板后ꎬ具有燃烧等二次毁伤效应ꎬ造成的复合毁伤效果优于传统型单一利用动能打击目标的惰性破片ꎮ３)轴向驱动反应破片战斗部具有定向功能ꎬ其速度提升和打击密度均优于传统型破片战斗部ꎮ参考文献[１]㊀周智超ꎬ吴晓锋ꎬ冷画屏.舰炮近炸引信预制破片弹在反导中的弹丸威力分析[Ｊ].军事运筹与系统工程ꎬ２００５ꎬ１９(２):６７￣７０.[２]㊀隋树元ꎬ王树山.终点效应学[Ｍ].北京:国防工业出版社ꎬ２０００ＳＵＩＳＹꎬＷＡＮＧＳＳ.Ｔｅｒｍｉｎａｌｅｆｆｅｃｔｓ[Ｍ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓꎬ２０００.[３]㊀邢恩峰ꎬ钱建平ꎬ赵国志.装药结构参数对轴向预制破片抛掷速度的影响[Ｊ].火炸药学报ꎬ２００７ꎬ３０(１):４９￣５３.ＸＩＮＧＥＦꎬＱＩＡＮＪＰꎬＺＨＡＯＧＺ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｈａｒｇｅｏｎｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆａｘｉａｌｐｒｅｆｏｒｍｅｄｆｒａｇｍｅｎｔｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２００７ꎬ３０(１):４９￣５３.[４]㊀张辉ꎬ李向豪ꎬ张选明.轴向增强炮弹破片场优化控制及反导效能分析[Ｊ].计算机仿真ꎬ２０１２ꎬ２９(９):２２￣２７.ＺＨＡＮＧＨꎬＬＩＸＨꎬＺＨＡＮＧＸＭ.Ｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌａｂｏｕｔａｘｉａｌｅｎｈａｎｃｅｄａｒｔｉｌｌｅｒｙｓｈｅｌｌｓｅｘｐｌｏｄｉｎｇａｎｄｄａｍａｇｅａｎａｌ￣ｙｓｉｓｏｆｍｉｓｓｉｌｅｓ[Ｊ].ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬ２０１２ꎬ２９(９):２２￣２７.[５]㊀黄亨建ꎬ黄辉ꎬ阳世清ꎬ等.毁伤增强型破片探索研究[Ｊ].含能材料ꎬ２００７ꎬ１５(６):５６６￣５６９.ＨＵＡＮＧＨＪꎬＨＵＡＮＧＨꎬＹＡＮＧＳＱꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄａｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｄｆｒａｇｍｅｎｔ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２００７ꎬ１５(６):５６６￣５６９. [６]㊀徐松林ꎬ阳世清ꎬ张炜ꎬ等.ＰＴＦＥ/Ａｌ含能复合物的本构关系[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０１０ꎬ３０(４):４３９￣４４４.ＸＵＳＬꎬＹＡＮＧＳＱꎬＺＨＡＮＧＷꎬｅｔａｌ.Ａｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａ￣ｔｉｏｎｆｏｒａｐｒｅｓｓｅｄＰＴＦＥ/Ａｌｅｎｅｒｇｅｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０１０ꎬ３０(４):４３９￣４４４. [７]㊀阳世清ꎬ徐松林ꎬ张彤.ＰＴＦＥ/Ａｌ反应材料制备工艺及性能[Ｊ].国防科技大学学报ꎬ２００８ꎬ３０(６):３９￣４２ꎬ６２.ＹＡＮＧＳＱꎬＸＵＳＬꎬＺＨＡＮＧＴ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｆｏｒ￣ｍａｎｃｅｏｆＰＴＦＥ/Ａｌｒｅａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００８ꎬ３０(６):３９￣４２ꎬ６２.[８]㊀张世林.轴向预制破片战斗部破片飞散特性影响因素分析[Ｄ].太原:中北大学ꎬ２０１２.ＺＨＡＮＧＳＬ.Ａｎａｌｙｚｅｏｎｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆａｘｉａｌｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｆｒａｇｍｅｎｔｓ[Ｄ].Ｔａｉｙｕａｎ:ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａꎬ２０１２.[９]㊀孙文旭ꎬ李尚斌ꎬ黄亨建ꎬ等.防护材料对爆炸驱动反应破片的影响[Ｊ].科技导报ꎬ２０１１ꎬ２９(１６):３０￣３４.ＳＵＮＷＸꎬＬＩＳＢꎬＨＵＡＮＧＨＪꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅｐｒｏ￣ｔｅｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｎｅｘｐｌｏｓｉｏｎｄｒｉｖｉｎｇｒｅａｃｔｉｖｅｆｒａｇｍｅｎｔｓ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗꎬ２０１１ꎬ２９(１６):３０￣３４.[１０]㊀才鸿年ꎬ王鲁ꎬ李树奎.战斗部材料研究进展[Ｊ].中国工程科学ꎬ２００２ꎬ４(１２):２１￣２７.ＣＡＩＨＮꎬＷＡＮＧＬꎬＬＩＳＫ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｗａｒ￣ｈｅａｄｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００２ꎬ４(１２):２１￣２７.[１１]㊀时党勇ꎬ李裕春ꎬ张胜民.基于ＡＮＳＹＳ/ＬＳ￣ＤＹＮＡ８.１进行显示动力分析[Ｍ].北京:清华大学出版社ꎬ２００５.ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＡｘｉａｌＤｒｉｖｉｎｇＲｅｓｐｏｎｓｅＦｒａｇｍｅｎｔｓＺＨＡＮＧＳｈｉｌｉｎ①ꎬＨＵＡＮＧＤｅｙｕ②ꎬＦＡＮＸｕｅｆｅｎｇ①ꎬＷＵＪｉａｎｐｉｎｇ①①７１０ＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＣｈｉｎａＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ(ＨｕＢｅｉＹｉｃｈａｎｇꎬ４４３０００)②Ｕｎｉｔ９５８７４ꎬＰＬＡ(ＪｉａｎｇｓｕＮａｎｊｉｎｇꎬ２１００２２)[ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｎａｖａｌｇｕｎｓａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｅｒｍｉｎａｌｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｎｇａｎｔｉ￣ｓｈｉｐｍｉｓｓｉｌｅꎬａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄａｍａｇｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｏｔａｒｇｅｔꎬａｎａｘｉａｌｄｒｉｖｉｎｇｒｅｓｐｏｎｓｅｆｒａｇｍｅｎｔｗａｒｈｅａｄｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ.ＡＮＳＹＳ/ＬＳ￣ＤＹＮＡꎬｔｈｅｎｏｎ￣ｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅꎬｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｅｒｆｏｒｍｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒａｇｍｅｎｔｗａｒｈｅａｄ.ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｓｉｎｇＰＴＦＥ(ｔｅｆｌｏｎ)ａｓｔｈｅｉｎｎｅｒｌｉｎｅｒｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓａｌｓｐｅｅｄｏｆｆｒａｇｍｅｎｔｓ.Ｄａｍａｇｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｗａｒｈｅａｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ.Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ:ａｆｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇｔｈｅｔａｒｇｅｔｐｌａｔｅꎬｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｆｒａｇｍｅｎｔｓｐｏｓｓｅｓｓｅｓｓｅｃｏｎｄａｒｙｄａｍａｇｅｅｆｆｅｃｔｓｄｕｅｔｏｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎꎬｗｈｉｃｈｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｒａｇ￣ｍｅｎｔꎬｂｙｍｅａｎｏｆｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙ.Ｉｔｃｏｕｌｄｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆａｎｔｉｍｉｓｓｉｌｅ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｒｅｓｐｏｎｓｅｆｒａｇｍｅｎｔꎻｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎻｄａｍａｇｅꎻｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ３５２０１６年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀轴向驱动反应破片的作用过程㊀张世林ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０１６.０４.０１２隧道掘进爆破振动在地表及上部岩体传播特征❋费鸿禄①㊀国志雨①㊀杨智广①㊀曲广建②㊀高㊀英③①辽宁工程技术大学爆破技术研究院(辽宁阜新ꎬ１２３０００)②广州中爆数字信息科技股份有限公司(广东广州ꎬ５１０６７０)③华南理工大学计算机科学与工程学院(广东广州ꎬ５１０６４１)[摘㊀要]㊀为了解隧道掘进爆破振动信号在地表及上部岩体内传播的特征ꎬ以鹤大高速小沟隧道掘进爆破为工程背景进行研究ꎮ对地表部分ꎬ现场监测后利用小波包分析对监测数据进行信号去噪重构处理ꎬ对得到的纯净信号进行时频分析及能量分布研究ꎬ进而得出振动信号沿地表的频率分布规律及能量衰减规律ꎮ对上部岩体ꎬ利用ＡＮＳＹＳ/ＬＳ￣ＤＹＮＡ进行数值模拟ꎬ提取关键点振速ꎬ分析得出开挖与未开挖两侧振动信号在隧道上部岩体内传播过程中的质点振速与能量衰减规律ꎮ为隧道爆破掘进动力响应研究㊁爆破震害评估和爆破设计的改进提供依据ꎮ[关键词]㊀振动信号ꎻ地表及上部岩体ꎻ小波包分析ꎻＬＳ￣ＤＹＮＡ数值模拟ꎻ传播特征[分类号]㊀ＴＤ２３５.１ꎻＯ３８２＋.２引言作为爆破信息的载体ꎬ振动信号的获取与分析始终是爆破工程的重要研究内容ꎬ尤其在当今数字爆破的大趋势下ꎬ振动信号数字化处理与研究对爆破震害的控制㊁爆破施工数字化的实现皆具有重要意义[１]ꎮ信号去噪是爆破振动信号分析的首要步骤ꎮ近年来ꎬ小波包变换取得了快速发展ꎮ小波包分解对低频部分㊁高频部分均可分解ꎬ克服了小波分解的局限性ꎬ比小波分解更为精细ꎮ研究证明ꎬ小波包及其衍生算法[２￣３]能够更准确地提取爆破地震波中不同频带下的振动分量ꎬ更清晰地研究各频带下爆破地震波的时频特征及能量分布特征[４￣５]ꎬ更清楚地揭示爆炸能量的传播及衰减规律[６￣７]ꎬ为现行的考虑质点振速和频率等多指标的爆破振动安全综合判据[８￣９]研究提供精确的数据信息ꎬ为深入研究隧道掘进爆破地震效应对周围环境的振动响应[１０]提供可靠的依据ꎮ利用现场监测与信号处理手段可准确分析振动信号沿地表的分布规律ꎬ但对于地表以下㊁掌子面以上的岩体内部空间ꎬ显然很难进行实地监测ꎬ而工程中往往遇到相邻隧道㊁管沟爆破施工的复杂情况ꎬ使研究振动信号在地表以下空间的传播规律变得十分必要ꎮ所以ꎬ笔者在分析振动信号沿地表衰减规律的基础上ꎬ利用ＡＮＳＹＳ/ＬＳ￣ＤＹＮＡ软件根据工程实际情况进行爆破掘进数值模拟ꎬ提取关键点振速ꎬ分析开挖与未开挖两侧振动信号在岩体内部的振速与能量衰减规律ꎮ１㊀现场监测１.１㊀工程概况鹤大高速小沟隧道[１１]位于吉林通化境内ꎮ在监测范围内ꎬ围岩主要为Ⅳ㊁Ⅲ级玄武岩ꎮ隧道掘进采用光面爆破技术ꎬ为避免爆破振动叠加导致振动过大[１２]ꎬ使用微差间隔不小于５０ｍｓ的导爆管雷管ꎮ根据现场条件ꎬ对处于Ⅲ级围岩区段的隧道掘进使用全断面一次爆破成型ꎻ对处于Ⅳ㊁Ⅴ级围岩使用台阶法施工ꎮ１.２㊀监测方案设计监测点集中于Ｋ５２３＋９６０~Ｋ５２５＋１１０段ꎮ该段围岩主要为强㊁中风化杏仁状玄武岩ꎬ围岩级别为Ⅳ级ꎬ岩体饱和抗压强度Ｒｃ＝６.２ＭＰａꎬ岩石完整系数Ｋｖ＝０.１１ꎬ岩体无断层ꎬ可基本排除地质因素对试验结果产生的影响ꎮ由于研究的是隧道掘进爆破振动在上部地表的响应ꎬ因此ꎬ主要对上台阶爆破引起的地面振动进行监测ꎮ本次试验共进行５组监测(１＃㊁２＃㊁３＃㊁４＃㊁５＃)ꎬ每组监测分别设置５个监测点(Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ)ꎬ各组测点布设位置相同ꎮ如图１所示ꎬ其中Ｂ点位于掌子４５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４５卷第４期❋收稿日期:２０１６￣０１￣２８作者简介:费鸿禄(１９６３－)ꎬ男ꎬ教授ꎬ博导ꎬ从事工程爆破㊁地下工程教学和科研工作ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｆｅｉｈｏｎｇｌｕ＠１６３.ｃｏｍ通信作者:国志雨(１９９２－)ꎬ男ꎬ硕士ꎬ主要从事地下工程方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:９７０２２２８０３＠ｑｑ.ｃｏｍ㊀㊀(ａ)监测位置(ｂ)监测点的布置图１㊀监测位置及监测点的布置(单位:ｍ)Ｆｉｇ.１㊀Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｐｏｉｎｔｓ(ｕｎｉｔ:ｍ)面正上方ꎬ相邻各点水平间距均为１０ｍꎮ１.３㊀监测结果监测共获取５组爆破振动数据ꎬ以第４组为例进行分析(表１)ꎮ该次爆破掘进共使用炸药１０８.０ｋｇꎬ最大一段起爆药量为２３.１ｋｇꎮ将Ｄ点ｙ方向振动信号简记为Ｄ(ｙ)ꎬ以Ｄ(ｙ)为研究对象进行小波包去噪重构处理及时频㊁能量谱分析ꎮ２㊀振动信号的小波包分析２.１㊀小波包去噪本次爆破振动监测仪器采用ＴＣ￣４８５０爆破测振仪ꎬ信号的记录时长为２ｓꎬ采集频率为２０００Ｈｚꎬ其奈奎斯特频率为１０００Ｈｚꎮ用小波包分解法对监测数据进行３层小波包分解ꎬ其二叉树如图２所示ꎮ小波包分解与重构算法[１３]不再赘余ꎮ图２㊀３层小波包分解树Ｆｉｇ.２㊀Ｔｈｒｅｅｌａｙｅｒｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒｅｅ㊀㊀采用ｄｂ８作为基函数ꎬ应用Ｍａｔｌａｂ平台对信号进行小波包分析ꎮ将Ｄ(ｙ)信号进行小波包去噪ꎬ得到的重构信号与原信号进行对比ꎬ如图３所示ꎮ(ａ)Ｄ(ｙ)原信号(ｂ)去噪重构信号图３㊀Ｄ(ｙ)原信号及去噪重构信号Ｆｉｇ.３㊀ＯｒｉｇｉｎａｌｓｉｇｎａｌａｎｄｄｅｎｏｉｓｉｎｇｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｏｆＤ(ｙ)㊀㊀对比可知ꎬ由于低频部分所含噪声信号很少ꎬ所以去噪后变化微小ꎻ大部分的高频噪声信号被过滤表１㊀质点振动监测结果Ｔａｂ.１㊀Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｖｉｂｒａｔｉｏｎ监测点径向(ｘ)振动分量ｖｘ/(ｃｍｓ－１)切向(ｙ)振动分量ｖｙ/(ｃｍｓ－１)垂向(ｚ)振动分量ｖｚ/(ｃｍｓ－１)径向(ｘ)主频ｆｘ/Ｈｚ切向(ｙ)主频ｆｙ/Ｈｚ垂向(ｚ)主频ｆｚ/ＨｚＡ１.０２０.８９１.０７４３.５４７.０７１.４Ｂ１.２９１.３０１.６４８０.０８８.３５６.９Ｃ１.１４１.３０１.２８６７.６６６.７８３.３Ｄ０.６６０.３９０.５５５６.７５７.６６５.５Ｅ０.４００.４２０.４９５６.３５８.０６０.０５５２０１６年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀隧道掘进爆破振动在地表及上部岩体传播特征㊀费鸿禄ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀掉ꎬ使高频部分变得相对顺滑ꎮ２.２㊀振动信号时频分析为更加直观地反映振动信号去噪效果ꎬ利用Ｍａｔｌａｂ绘制振动信号Ｄ(ｙ)去噪前㊁后的三维小波包时频图ꎬ图４中ꎬＣ为主振频带能量百分比ꎮ(ａ)去噪前(ｂ)去噪后图４㊀Ｄ(ｙ)信号去噪声前㊁后的三维时频图Ｆｉｇ.４㊀Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｉｍｅ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｐｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｓｉｇｎａｌａｎｄｄｅｎｏｉｓｉｎｇｓｉｇｎａｌｏｆＤ(ｙ)㊀㊀在去噪后的时频图中ꎬ中㊁高频部分以及０.５ｓ之后区域的信号能量大幅削减ꎬ干扰成分明显减少ꎬ爆破振动信号的能量分布更加集中于低频区域ꎬ可以认为得到了基本纯净的爆破振动信号ꎮ２.３㊀振动信号能量谱分析根据Ｐａｒｓｅｖａｌ定理[１４]ꎬ可得爆破振动信号的能量谱为:Ｐｉꎬｊ＝ʃｆｉꎬｊ２ｄｔ＝ðｎｋ＝１ｘｊꎬｋ２ꎮ(１)式中:ｘｊꎬｋ(ｊ＝０ꎬ１ꎬ２ꎬ ꎬ２ｉ－１ꎻｋ＝１ꎬ２ꎬ ꎬｎ)为ｆｉꎬｊ(ｔｊ)离散点的幅值ꎻｎ为爆破振动信号采集点数ꎮ爆破振动信号Ｓ(ｔ)的总能量Ｐ为:Ｐ＝ð２ｉ￣１ｊ＝０Ｐｉꎬｊꎮ(２)爆破振动信号Ｓ(ｔ)小波包分解到第ｉ层时ꎬ各频带能量占信号总能量的比例Ｃ为:Ｃ(ｎ)＝ＰｉꎬｊＰˑ１００％ꎮ(３)利用Ｍａｔｌａｂ编程求得并绘制振动信号Ｄ(ｙ)去噪前㊁后各频带能量分布规律ꎬ如图５所示ꎮ(ａ)原信号(ｂ)去噪后图５㊀Ｄ(ｙ)信号去噪声前㊁后的能量分布Ｆｉｇ.５㊀ＥｎｅｒｇｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｓｉｇｎａｌａｎｄｄｅｎｏｉｓｉｎｇｓｉｇｎａｌｏｆＤ(ｙ)㊀㊀由图５可知ꎬ信号Ｄ(ｙ)去噪后ꎬ高频部分能量显著减少ꎬ基本为零ꎬ能量分布更加向低频区域集中ꎬ表明振动信号能量主要集中于２００Ｈｚ以内的低频部分ꎮ２.４㊀振动信号沿地表衰减规律分析对各测点振动分量进行小波包去噪重构ꎬ并进行能量谱分析ꎬ得到各振动分量的主频带㊁总能量及主频带能量比ꎬ如表２所示ꎮ表２㊀质点能量谱分析结果㊀Ｔａｂ.２㊀Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｅｎｅｒｇｙｓｐｅｃｔｒｕｍ监测点主频带ｆ/(Ｈｚ)总能量Ｐ/(ｃｍｓ－１)２主振频带能量百分比Ｃ/％Ａ(ｘ)７.８~１０５.５９３.６９６６１.９６８Ａ(ｙ)０~１２１.１９２.４５１６９.２３０Ａ(ｚ)２３.４~１４４.５７０.２１７６０.３３７Ｂ(ｘ)７.８~１２５.０１１７.４９２６７.３９６Ｂ(ｙ)７.８~１２１.１１２０.７５６６３.７４０Ｂ(ｚ)０~１１７.２１１２.８９８６１.８８４Ｃ(ｘ)１５.６~１２１.１７４.９６９７０.９５３Ｃ(ｙ)０~５８.６７１.２６４６８.３７４Ｃ(ｚ)０~１２１.１６０.８１８７９.２６５Ｄ(ｘ)７.８~１２５.０４０.９５８７１.７３５Ｄ(ｙ)０~１２５.０４１.８２８８８.４１９Ｄ(ｚ)１５.６~１２１.１２４.１２１８１.９３７Ｅ(ｘ)１５.６~１２１.１３１.３７０８６.９３９Ｅ(ｙ)３.９~１２１.１２８.４３１９０.７５９Ｅ(ｚ)０~１２１.１３２.１８０８９.２０６６５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４５卷第４期。

隧道工程爆破振动及冲击波对房屋的影响

隧道工程爆破振动及冲击波对房屋的影响摘要：隧道工程实施爆破作业期间，附近的房屋建筑可能在爆破作业产生的振动及冲击波影响下造成损伤。

虽然大多数房屋由于年久失修可能自身早已出现裂缝等损伤，而爆破作业带来的影响只是其中的次要部分，但是爆破作业如果长时间持续，其循环累积效应所致的损伤程度不可小觑，有必要进行全程监测，评估影响力的大小。

本文以某实际工程案例分析房屋受损的特点以及成因就爆破作业带来的影响进行调查，在此基础上提出降低爆破作业对房屋影响程度的可行性建议，供施工企业参考借鉴。

关键词：隧道工程爆破振动；冲击波；房屋影响引言：邻近隧道工程施工区域的房屋建筑，常因爆破作业受到损伤。

原因在于这些房屋大多为民房，属于砖混结构，自身存在结构缺陷，大多质量不高，且很多民房上部结构自重过大、建筑材料选用不合理、地基处理不到位，在爆破之前已经出现裂缝等损伤。

虽然爆破作业的损伤可能并不严重，但是一旦出现房屋倒塌及人员伤亡等安全事故将得不偿失。

施工企业有必要通过原因排查和试验获得相关数据，厘清利害关系，避免造成社会影响。

一、工程概况浙江地区某公路实施隧道工程爆破施工任务，此次爆破的炮孔孔径大小是115mm，炮孔的深度是5m-6m，单孔的药量填充是12kg-16kg，填塞长度是3.5m 左右，最大单段填装量是66kg。

该项目附近某村的民房数量为92栋，房屋结构均为砖混结构，多数是2.5层的楼房，建造年限为2015年之前。

在开展爆破作业时，对爆破冲击波问题和爆破飞石等情况均做出了妥善的防护，让房屋影响降到最低，但是因为爆破地区举例村庄过于接近，最近房屋仅有80m，爆破的震动影响并不能做到完全消除。

二、房屋受损原因的研究分析该村房屋建筑结构和该地区其他房屋建筑模式基本一致，其主要结构形式为砖混结构，堂屋处于从大门进入后首位，农村的自建低层房屋施工较为随意，多数没有经过专业队伍的设计施工，质量问题与结构问题均有出现，所以在面对爆破工作进行时，房屋会因为沉降不均匀，和材料构配件的冷热缩胀问题产生一定的裂缝情形，这种情况在农村自建房屋中尤为常见。

公路隧道爆破振动对洞口区域建筑物的影响研究

公路隧道爆破振动对洞口区域建筑物的影响研究
陆瑜;宋超
【期刊名称】《路基工程》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】在贵州省高速公路某隧道进行爆破开挖时,采用现场监测的方法研究隧道爆破振动对洞口区域建筑物的影响。

依据测点布设原则,选取爆破振动影响区域具有代表性的4栋区域建筑物开展监测,根据第一次监测结果,结合现场的实际情况,确定区域建筑物的爆破振动安全允许标准为2.0 cm/s,以此推算爆破作业最大段装药量的限定范围为12.3~13.2 kg,据此将最大段装药量调整为13.0 kg。

调整爆破方案后的监测结果表明:4个测点的峰值振速均小于2.0 cm/s,结合调整爆破方案前和调整爆破方案后的现场调研情况,验证选定的区域建筑物振动控制标准和最大段装药量取值的建议是合理可行的。

【总页数】4页(P235-238)
【作者】陆瑜;宋超
【作者单位】贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD235
【相关文献】
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4.
新建公路隧道爆破施工对既有铁路隧道的爆破振动影响研究5.山区高速公路隧道出洞口爆破振动对洞口边坡的影响分析
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