对隧道爆破振动响应的研究

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隧道爆破振动控制方法研究

隧道爆破振动控制方法研究摘要：隧道结构在爆炸振动作用下的结构能量响应非常复杂,不仅受爆炸地震波本身的特性影响,而且受结构本身固有特性的影响。

因此,单因素振动速度被广泛用作安全标准。

但是,随着爆炸工程中大量振动灾难的出现,研究人员开始意识到使用统一振动速度作为振动安全标准的标准有很大的局限性。

在爆炸振动作用下,结构的破坏主要有两种类型:一是结构内部爆炸地震波的能量大于结构本身能承受的能量,导致结构的破坏,即首次超过破坏;另一种选择是,在多次爆炸和长时间爆炸的情况下,结构的损伤将不断累积,当损伤累积到一定程度时,结构的损伤即累积损伤。

在爆炸机械领域,结构的破坏是爆炸本身振动特性和结构本身动态响应的综合结果。

因此,找到两种破坏形式的测量标准,并将两者同时应用于爆炸振动的安全标准将更加科学和全面。

关键词：隧道爆破；振动控制；方法研究引言随着国民经济和城市基础设施建设的快速发展，隧道在加快构建城市快速交通体系中发挥着越来越重要的作用。

隧道钻爆法施工作业产生的爆破振动效应，对隧道破碎围岩、初支、二次衬砌的安全构成了严重威胁。

因此，开展隧道爆破振动波的传播规律研究，对于确保洞内围岩稳定和支护结构安全具有重要的意义。

目前，针对地面的隧道爆破振动特性研究较多，大多采用萨道夫斯基公式对爆破现场监测数据进行拟合，然后根据拟合公式对爆破振动进行预测和安全控制；还有部分研究集中在隧道后方地表的“空洞效应”上，即隧道已开挖洞室的上方地表振动存在放大效应；或者考虑了地形地貌的变化引起的振动的变化，分析验证凹形地貌对爆破振动波具有衰减效应，凸形地貌对爆破振动波具有放大效应。

但是针对隧道爆破掌子面后方的传播规律还较少，得出了爆破近区后方的爆破振动预测公式，补充了萨道夫斯基公式对近区预测的不足。

联络通道是左右线隧道的联系隧道，主洞爆破时极易对掌子面后方联络通道围岩和衬砌造成扰动甚至引起掉块、塌方，联络通道围岩及衬砌的稳定对于确保主洞人员及车辆运输安全具有重要意义。

立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究

ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２３.０６.００７立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究❋高军伟①㊀赵㊀岩②③㊀王㊀奔①①中铁隧道集团三处有限公司(重庆ꎬ４０１１２１)②河北建筑工程学院土木工程学院(河北张家口ꎬ０７５０００)③河北省土木工程诊断㊁改造与抗灾重点实验室(河北张家口ꎬ０７５０００)[摘㊀要]㊀依托京张高铁某交叉隧道工程ꎬ研究既有隧道二次衬砌在下部隧道爆破载荷作用下的动力响应特征ꎮ基于萨道夫斯基公式ꎬ以隧道交叉断面为界ꎬ研究交叉点分别位于掌子面前方及后方时对应的爆破振动峰值速度及振动主频率的衰减规律ꎮ为了弥补现有爆破安全规程中分段考虑频率影响方法的不足ꎬ通过回归分析的方式得到爆破振动峰值速度与主频率之间的数学关系ꎬ定量考虑爆破振动频率对爆破振动响应特征的影响ꎮ计算结果表明ꎬ综合考虑爆破振动频率与既有隧道自振频率的影响ꎬ优化计算得到的爆破振动峰值速度ｖＰＰＳ小于实测振动数据ｖＰＰꎮ针对本交叉隧道爆破工程ꎬ下部隧道爆破施工对既有隧道的振动影响在可控范围内ꎮ[关键词]㊀交叉隧道ꎻ爆破振动响应ꎻ量纲分析ꎻ安全控制ꎻ爆破振动频率[分类号]㊀ＴＤ２３５ꎻＯ３８３ＶｉｂｒａｔｉｏｎＬａｗｉｎｔｈｅＢｌａｓｔｉｎｇｏｆＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌｓｗｉｔｈＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅＧＡＯＪｕｎｗｅｉ①ꎬＺＨＡＯＹａｎ②③ꎬＷＡＮＧＢｅｎ①①ＳａｎｃｈｕＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌＧｒｏｕｐ(Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇꎬ４０１１２１)②ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ(ＨｅｂｅｉＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕꎬ０７５０００)③ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｉａｇｎｏｓｉｓꎬＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｓｉｓｔａｎｃｅꎬＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ(ＨｅｂｅｉＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕꎬ０７５０００)[ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀ＢａｓｅｄｏｎａｂｌａｓｔｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｏｆｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓｏｆＢｅｉｊｉｎｇ￣ＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕＨｉｇｈ￣ＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙꎬｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｌｉｎｉｎｇｏｆａｎｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｔｏｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｌｏａｄｓｆｒｏｍｔｈｅｌｏｗｅｒｔｕｎｎｅｌｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ.ＢａｓｅｄｏｎＳａｄｏｗｓｋｉｓｆｏｒｍｕｌａꎬｔｈｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｌａｗｓｏｆｔｈｅｐｅａｋｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｍａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｐｏｉｎｔｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｆｒｏｎｔｏｆａｎｄｂｅｈｉｎｄｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｕｎｎｅｌｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎａｓｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｆｏｒｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｇｍｅｎｔｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉｎｅｘｉｓｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｓａｆｅｔｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｅａｋｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎬａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｎｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｌａｓ￣ｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｗａｓｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ.ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔꎬｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙꎬｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｖＰＰＳｉｓｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｄａｔａｖＰＰꎮＩｎｔｈｉｓｂｌａｓｔｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｏｆｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓꎬｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅｌｏｗｅｒｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｓｗｉｔｈｉｎａｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｒａｎｇｅ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓꎻｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅꎻｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓꎻｓａｆｅｔｙｃｏｎｔｒｏｌꎻｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ０㊀引言㊀㊀随着国民经济的飞速发展ꎬ地下岩土工程的建设规模日趋扩大ꎮ作为岩土基建中的常用施工模式ꎬ隧道工程被广泛应用于公路㊁铁路及市政工程中[１]ꎮ爆破施工具有经济效益好㊁操作简单及施工进度快等优点ꎬ已经成为山岭隧道的主要掘进方第５２卷㊀第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５２㊀Ｎｏ.６㊀２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｄｅｃ.２０２３❋收稿日期:２０２３￣０１￣２８基金项目:国家自然科学基金(５１８７８２４２)ꎻ河北省创新能力提升计划项目(２１５６７６１４Ｈ)第一作者:高军伟(１９８４－)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ研究方向为桥梁与隧道工程ꎮＥ￣ｍａｉｌ:７６２６９６６７１＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:赵岩(１９９１－)ꎬ男ꎬ博士ꎬ研究方向为隧道爆破振动ꎮＥ￣ｍａｉｌ:３０４９６５６２４＠ｑｑ.ｃｏｍ式[２]ꎮ然而ꎬ爆破施工带来的负面环境影响却不可忽视ꎮ爆炸瞬间释放的化学能除用来破碎岩石外ꎬ部分能量以波动的形式向外传播ꎮ若爆破能量诱发的结构振动超过了既有岩土工程的承受极限ꎬ则有可能会引起既有结构的屈服破坏ꎮ国内外学者针对爆破引起的振动效应已经进行了大量的相关研究ꎮ单仁亮等[３]通过最小二乘法拟合及小波包分析对山岭隧道爆破信号进行分析ꎬ研究表明ꎬ隧道爆破信号频率成分较为丰富ꎬ随着爆心距的增加ꎬ信号主频范围逐渐向低频率带转移ꎮＨｕｏ等[４]利用非金属声波仪(ＲＳＭ￣ＳＹ５)对地下巷道爆破引起的围岩损伤进行了系统研究ꎬ并通过优化装药结构形式对围岩爆破损伤进行了有效控制ꎮＹｕ等[５]利用现场实验及数值分析的方法研究了含节理岩体在瞬时爆炸载荷作用下的振动衰减规律ꎬ分类讨论了节理角度㊁节理空间及节理刚度对爆破振动衰减系数的影响ꎮ对于爆破振动控制而言ꎬ爆破振动频率也应是重点关注的物理量[６]ꎮ为此ꎬ各国的爆破振动控制规范也将频率的影响纳入考虑范围之内ꎮＺｈｏｎｇ等[７]基于小波包分析理论ꎬ讨论了装药量㊁爆心距及起爆雷管段位对爆破信号主频段的影响ꎮＺｈａｏ等[８]通过改进的Ｈｉｌｂｅｒｔ￣Ｈｕａｎｇ变换ꎬ从能量的角度剖析了爆破振动瞬时能量的分布规律ꎻ研究结果发现:随着应力波传播距离的增大ꎬ高频能量的衰减速度远大于低频能量ꎬ而低频振动能量可能诱发既有结构物产生共振现象ꎬ危害结构物的使用安全ꎮ中国生等[９]通过小波包分析的方法考虑不同频带的振动能量对既有建筑的影响ꎬ基于结构动力学的理论优化了爆破振动控制标准ꎮ李洪涛[１０]基于傅里叶变换的方法探讨了爆破振动能量的频域分布及建筑物动力响应特性ꎬ提出了等效峰值能量的控制理论ꎮ张立国等[１１]以萨道夫斯基公式为基础ꎬ利用量纲分析的方法ꎬ推导得到了爆破振动主频率的预测公式ꎬ并通过实测数据加以验证ꎮ然而ꎬ无论是控制规范抑或相关的研究ꎬ均是利用分段考虑的方法定义不同频带对应的爆破振动速度的控制阈值ꎮ虽然这种方法操作简便ꎬ但缺乏一定的科学性ꎬ并未将频率的影响定量化地体现出来ꎮ综上ꎬ依托京张高铁草帽山交叉隧道工程ꎬ利用回归分析的方法分别研究爆破振动作用下交叉隧道振动速度及振动频率的分布特征ꎻ并辅以量纲分析的方式ꎬ理论推导形成一套可以定量考虑频率影响的爆破振动控制体系ꎮ以期为类似交叉隧道爆破振动控制施工提供一定的理论建议和参考ꎮ１㊀工程背景及监测方案１.１㊀工程概况京张高铁草帽山交叉隧道采用单洞双线形式ꎬ全长７３４０ｍꎬ设计时速３５０ｋｍꎮ新建高铁隧道(新建隧道)于ＤＫ１７３＋８６２~ＤＫ１７４＋０５７段下穿既有重载铁路隧道(既有隧道)ꎬ交接里程为ＤＫ１７３＋９６５ꎬ平面交角７６ʎ２２ᶄꎮ交叉断面对应的既有隧道实际里程为ＩＤＫ２５＋６２０ꎮ新建隧道拱顶距既有隧道最小净距约为１６ｍꎮ隧道交叉段围岩等级为ＩＶꎬ中夹岩层多为中~强风化凝灰岩[１２￣１３]ꎮ交叉隧道平面位置布置如图１(ａ)所示ꎻ竖直方向位置布置如图１(ｂ)所示ꎮ㊀㊀(ａ)平面位置㊀㊀(ｂ)竖直方向(单位:ｍ)图１㊀交叉隧道的位置关系Ｆｉｇ.１㊀Ｌｏｃａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓ(Ｕｎｉｔ:ｍ)㊀㊀根据隧道围岩等级及地质条件ꎬ新建隧道设计采用台阶法掘进ꎬ控制循环进尺根据具体施工条件动态调整ꎮ爆破施工采用２＃岩石乳化炸药ꎬ炮孔直径为４２ｍｍꎬ药卷直径为３２ｍｍꎮ隧道爆破采用不耦合间隔装药ꎬ非电导爆管雷管起爆ꎬ填塞长度不小于０.３ｍꎮ炮孔深度根据循环进尺确定ꎬ取值范围为２.０~３.０ｍꎮ受岩石的夹制作用影响ꎬ隧道上台阶爆破所用药量较多ꎬ引起的爆破振动较大ꎮ隧道上部台阶爆破炮孔布置见图２ꎬ具体装药量及爆破施工参数见表１ꎮ０４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期㊀图２㊀新建隧道上部台阶炮孔布置图(单位:ｃｍ)Ｆｉｇ.２㊀Ｌａｙｏｕｔｏｆｕｐｐｅｒｂｅｎｃｈｂｌａｓｔｈｏｌｅｓｏｆｔｈｅｎｅｗｔｕｎｎｅｌ(Ｕｎｉｔ:ｃｍ)表１㊀隧道爆破具体装药量Ｔａｂ.１㊀Ｃｈａｒｇｉｎｇａｍｏｕｎｔｉｎｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇ炮孔类型雷管段位炮孔个数单个炮孔装药量/ｋｇ单段装药量/ｋｇ掏槽孔ＭＳ１１６２.１３３.６辅助孔ＭＳ３１２１.５１８.０辅助孔ＭＳ５８１.２９.６辅助孔ＭＳ７１１１.２１３.２辅助孔ＭＳ９２１１.２２５.２辅助孔ＭＳ１１１１１.２１３.２周边孔ＭＳ１３２５０.６１５.０底板孔ＭＳ１５４１.２４.８共计１０８１３２.６１.２㊀监测方案使用成都中科测控公司研发的网络版ＴＣ￣４８５０Ｎ爆破测振仪ꎮ采样频率为１~５０ｋＨｚꎬ可以保存０~３５ｃｍ/ｓ的爆破振动数据ꎬ记录长度在１~１６０ｓ范围内可自动调整ꎬ记录精度为０.０１ｃｍ/ｓꎬ满足监测精度要求ꎮ每个爆破测振仪均配套一组ＴＣＳ￣Ｂ３三轴向振动速度传感器ꎬ可以同时采集ｘ㊁ｙ㊁ｚ３个相互垂直方向的爆破振动速度及振动主频率ꎮ此外ꎬ测振仪内置４Ｇ和ＷｉＦｉ模块ꎬ网络正常连接的状态下ꎬ可以瞬间将系统采集到的数据上传至云平台ꎮ监测人员可在服务器内实时下载和查看现场监测数据ꎮ㊀㊀新建隧道未进入交叉区域时ꎬ利用既有铁路隧道运营天窗时间ꎬ布置监测仪器ꎬ组建自动化振动监测系统ꎮ根据ＴＢ１０３１３２０１９«铁路工程爆破振动安全技术规程»ꎬ爆破振动测点布置于既有隧道二次衬砌迎爆侧边墙侧壁表面ꎮ共对称布置５个测点ꎬ具体布置如图３所示ꎮ㊀㊀根据ＴＢ１０３１３２０１９«铁路工程爆破振动安全技术规程»ꎬ铁路隧道爆破振动速度安全允许范围为５~８ｃｍ/ｓꎬ保守起见ꎬ考虑到运营中的重载列车㊀图３㊀爆破振动测点布置(单位:ｍ)Ｆｉｇ.３㊀Ｌａｙｏｕｔｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓｆｏｒｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ(Ｕｎｉｔ:ｍ)载荷对交叉隧道的不利影响ꎬ初步确定振动速度控制标准为５ｃｍ/ｓꎮ从安全角度出发ꎬ在控制标准的基础上乘以一个安全系数０.８作为报警值ꎬ在控制标准的基础上乘以０.６作为预警值ꎮ故针对本隧道工程ꎬ爆破振动速度控制的报警值及预警值分别为４ｃｍ/ｓ和３ｃｍ/ｓꎮ２㊀爆破振动响应研究２.１㊀爆破振动速度分析２.１.１㊀实测数据分析测点３＃位于既有隧道交叉点的位置ꎬ对应的爆心距最小ꎬ爆破振动响应最大ꎮ因此ꎬ以测点３＃对应的爆破振动实测数据为例展开分析ꎮ对于只含有一种波动形式的爆破振动波ꎬ引起结构体的极限应力大小与传播振动速度存在某种正比例关系ꎮ根据岩石动力学可知ꎬ爆破振动波是多个不同频率的振动形式叠加的结果ꎮ随着爆破振动波的传播ꎬ必然存在振动加强区及振动衰减区ꎬ处于振动加强区的结构体更容易达到极限应力状态ꎬ发生破坏ꎮ而在实际爆破施工过程中ꎬ爆破振动波的传播方向千变万化ꎬ振动加强区及振动衰减区难以清晰界定ꎮ因此ꎬ将某一特定方向的振动峰值速度作为衡量结构体是否发生破坏的唯一标准不是很恰当ꎮ相关爆破安全规程[１４]将爆破振动响应最大的方向作为研究对象ꎬ但在实际工程中ꎬ每个方向的爆破振动能量的传递均会对周边构筑物的运营安全产生影响ꎮ因此ꎬ需要综合考虑３个垂直方向的爆破振动速度ꎬ即爆破振动合速度对实际工程的影响ꎮｖＰＰ＝ｖ２ｘ＋ｖ２ｙ＋ｖ２ｚꎮ(１)式中:ｖｘ㊁ｖｙ及ｖｚ分别表示３个垂直方向的爆破振动１４２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀峰值速度ꎻｖＰＰ则表示矢量合成的质点的振动峰值速度ꎮ图４为典型爆破振动合速度时程曲线ꎮ㊀㊀图４㊀典型爆破振动合速度时程曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｙｐｉｃａｌｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ㊀㊀图４中ꎬ可以清晰地辨别出多个波峰ꎮ其中ꎬＭＳ１对应的振动峰值速度最大ꎮ产生这个现象的主要原因是ꎬＭＳ１段位对应的掏槽段装药量最大ꎬ且掏槽爆破只对应一个自由面ꎬ受岩石的夹制作用最大ꎬ导致对应的振动响应也最大ꎮ㊀㊀表２为测点３＃对应的合成的爆破振动峰值速度ꎮ表２中ꎬＤ表示新建隧道掌子面与交叉点的水表２㊀既有隧道测点３＃爆破振动峰值速度㊀Ｔａｂ.２㊀ＰｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｂｌａｓｔｉｎｇｏｆＮｏ.３Ｄ/ｍｒ/ｍＱ/ｋｇｖＰＰ/(ｃｍｓ－１)－２５.０２９.６８３３.６０.８４２－２２.８２７.８５３３.３０.９８４－１９.５２５.２２３２.８１.０２７－１７.１２３.４２３０.９１.１６５－１２.５２０.３０３２.４１.８３３－９.１１８.４１３２.７２.１０８－７.４１７.６３３３.０２.５６５－４.９１６.７３３３.６３.１８９－２.８１６.２４３３.３３.４０８０１６.００３３.６３.９８１３.８１６.４４３３.６３.３６５５.２１６.８２３３.３２.８６６７.２１７.５５３２.８２.２６２９.３１８.５１３０.９１.９３５１２.８２０.４９３２.４１.６３８１６.５２２.９８３２.７１.０２１１９.３２５.０７３３.００.８７１２１.５２６.８０３３.６０.７３４２４.２２９.０１３３.３０.７６４平距离ꎮＤ＝－２５.０ｍꎬ指测点３＃位于掌子面前方２５.０ｍꎮＤ＝＋２４.２ｍꎬ指测点３＃位于掌子面后方２４.２ｍꎮ也就是说ꎬＤ<０表示新建隧道断面未到达交叉断面ꎻＤ>０表示新建隧道断面已超过交叉断面ꎮｒ表示爆心距ꎬ主要通过正弦定理计算得到ꎮ㊀㊀由表２可知ꎬ随着新建隧道的掘进ꎬｒ逐渐减小ꎬ爆破振动强度逐渐增大ꎬ当掌子面到达交叉点时ꎬ爆破振动速度最大ꎻ随着掌子面远离交叉点ꎬ爆破振动速度呈逐渐减小的趋势ꎮ为清晰反映下部爆破载荷作用下既有隧道爆破振动峰值速度的分布情况ꎬ将表２中的相关数据绘制于图５中ꎮ由图５可知ꎬ在总药量及单响药量基本保持不变的条件下ꎬ测点３＃位于掌子面前方的质点振动峰值速度大于掌子面后方的质点ꎮ产生这种差异的原因可能是ꎬ下部隧道掌子面未到达交叉断面时ꎬ爆破振动传播至既有隧道过程中ꎬ爆炸应力波从波阻抗大的围岩介质传递至波阻抗小的空气介质ꎬ爆破振动得到放大ꎮ而当隧道掌子面超过交叉断面后ꎬ新建隧道已开挖部分相当于形成一个减(隔)振空腔ꎬ为爆破振动能量耗散提供了自由面ꎮ爆破应力波传递至既有隧道时需要绕过已开挖部分ꎬ产生波的衍射ꎬ传播距离变大ꎬ消耗了部分爆破振动能量ꎮ㊀㊀㊀图５㊀交叉隧道质点振动峰值速度分布Ｆｉｇ.５㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｂｌａｓｔｉｎｇｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓ２.１.２㊀回归计算㊀㊀为进一步研究测点位于掌子面前㊁后时既有隧道二次衬砌结构的爆破振动衰减规律ꎬ利用回归分析的方法对表２中的数据进行研究ꎮ目前ꎬ针对岩土工程爆破振动速度的预测模型主要包括萨道夫斯基公式㊁ＵＳＢＭ模型及Ｌ￣Ｋ模型ꎮ其中ꎬ萨道夫斯基公式[１４￣１５]通过量纲分析的方法得到ꎬ常常被研究人员使用ꎬ展示出较强的自适应性ꎮ为此ꎬ采用萨道夫斯基公式进行拟合计算ꎮ２４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期ｖＰＰ＝Ｋ３Ｑｒæèçöø÷αꎮ(２)式中:Ｑ表示最大单响药量ꎻｒ表示爆心距ꎻＫ㊁α分别为与爆破振动传播有关的场地系数及衰减系数ꎮ利用式(２)分别对Ｄ<０及Ｄ>０时对应的爆破振动峰值速度进行拟合分析ꎮ特别指出ꎬＤ<０表示测点３＃位于掌子面前方ꎻ相反ꎬＤ>０表示测点３＃位于掌子面后方ꎮ拟合的计算结果如下:Ｄ<０ꎬｖＰＰ＝２１０.６１３Ｑｒæèçöø÷２.６２ꎻ(３)Ｄ>０ꎬｖＰＰ＝３４３.７８３Ｑｒæèçöø÷２.９３ꎮ(４)㊀㊀式(３)及式(４)对质点峰值速度的拟合效果良好ꎬ相关系数的平方(Ｒ２)均大于０.９５ꎬ可以较为准确地反映测点位于掌子面前㊁后时对应的爆破振动速度的变化规律ꎮ如图６所示ꎬＤ<０时对应的衰减系数α小于Ｄ>０时的αꎮ这说明ꎬ测点位于掌子面前㊁后时对应的爆破振动衰减规律不同ꎮ当测点位于掌子面后方时ꎬ新建隧道已开挖部分形成的空腔为爆破振动应力波的传递创造了更多的自由面ꎬ有利于爆破振动能量的衰减ꎮ㊀㊀图６㊀爆破振动峰值速度拟合曲线Ｆｉｇ.６㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｂｌａｓｔｉｎｇ㊀㊀交叉隧道施工过程中ꎬ以水平距离Ｄ作为控制变量ꎬ可以直观形象地反映爆破振动的分布特征ꎬ有利于交叉隧道爆破振动控制的实施ꎮ为揭示爆破振动峰值速度与水平距离Ｄ的关系ꎬ绘制ｖＰＰＤ散点图(图７)ꎮ㊀㊀由图７可知ꎬ并未有数据点超过报警值４ｃｍ/ｓꎮ但是从图７中曲线趋势可以看出ꎬ随着爆破距离的减小ꎬ部分爆破振动峰值速度超过预警值３ｃｍ/ｓꎮ为了达到精准控制爆破的目的ꎬ有必要确定交叉隧道的爆破振动影响范围ꎮ当Ｄ<０及Ｄ>０时ꎬ对图７进行拟合分析ꎬ得到回归方程:Ｄ<０ꎬｖＰＰ＝０.００３Ｄ２＋０.２０Ｄ＋３.６２ꎻ(５)㊀㊀图７㊀隧道爆破振动峰值速度与水平距离的关系Ｆｉｇ.７㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅ㊀㊀Ｄ>０ꎬｖＰＰ＝０.００４Ｄ２－０.２３Ｄ＋３.６３ꎮ(６)令ｖＰＰ＝３ｃｍ/ｓꎬ得到测点位于掌子面前方及后方对应的Ｄ的预警临界值分别为３.２６ｍ和２.８８ｍꎮ即ꎬ－３.２６ｍɤＤɤ２.８８ｍ时ꎬ爆破振动峰值速度会等于或超过预警值３ｃｍ/ｓꎬ此范围可以视为交叉隧道爆破振动的影响范围ꎮ从计算结果可以看出ꎬ新建隧道掌子面未到达交叉断面时对应的预警临界值３.２６ｍ大于掌子面超过交叉断面的情况２.８８ｍꎮ安全起见ꎬ隧道未达到交叉断面前６ｍ时应采取严格的控制爆破措施ꎮ２.２㊀爆破振动频率分析２.２.１㊀实测数据分析研究表明ꎬ爆破响应不仅与爆破振动速度有关ꎬ也受爆破振动频率的影响[１６￣１８]ꎬ有必要对爆破振动频率的变化进行系统研究ꎮ实际操作中ꎬ可以通过快速傅里叶变换得到各个实测爆破信号频域的分布特征ꎮ图８为典型爆破信号的功率谱曲线ꎮ如图８所示ꎬ爆破振动的优势频带主要分布在低频率范围ꎮ㊀㊀图８㊀典型爆破信号的功率谱Ｆｉｇ.８㊀Ｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｙｐｉｃａｌｂｌａｓｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｓ㊀㊀涉及到的质点振动峰值速度均是由掏槽爆破引起的ꎮ为此ꎬ针对爆破振动频率的影响ꎬ将掏槽爆破对应的主频率ｆｍ作为对象展开研究ꎮ如表３所示ꎮ３４２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀表３㊀交叉隧道爆破振动主频率Ｔａｂ.３㊀ＤｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓｉｎｂｌａｓｔｉｎｇＤ/ｍｒ/ｍＱ/ｋｇｆｍ/Ｈｚ－２５.０２９.６８３３.６２０.９－２２.８２７.８５３３.３２２.９－１９.５２５.２２３２.８３７.９－１７.１２３.４２３０.９４７.２－１２.５２０.３０３２.４５３.２－９.１１８.４１３２.７６７.６－７.４１７.６３３３.０６９.４－４.９１６.７３３３.６８１.６－２.８１６.２４３３.３９６.９０１６.００３３.６１０２.２３.８１６.４４３３.６９８.８５.２１６.８２３３.３８９.３７.２１７.５５３２.８７８.１９.３１８.５１３０.９７１.４１２.８２０.４９３２.４６６.８１６.５２２.９８３２.７５８.１１９.３２５.０７３３.０４９.２２１.５２６.８０３３.６４３.１２４.２２９.０１３３.３３３.５㊀㊀图９为爆破振动主频率随Ｄ的分布规律ꎮ由图９可知ꎬ无论测点位于掌子面前或掌子面后ꎬ振动主频率均随着Ｄ的增大而减小ꎮ以交叉断面为界ꎬ掌子面位于交叉断面前时的爆破振动主频率小于隧道掌子面超过交叉断面的对应值ꎮ产生这种现象主要是因为:隧道断面未穿过交叉断面时ꎬ爆破振动地震波主要通过岩体介质传递至既有隧道ꎬ在传递过程中ꎬ会耗散爆破信号中大量的高频能量ꎻ隧道掌子面超过交叉点后ꎬ新建隧道已开挖部分为后续的爆破振动传递提供了自由面ꎬ爆㊀㊀㊀图９㊀爆破振动主频率随水平距离的分布Ｆｉｇ.９㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅ炸应力波传播受岩体高频滤波的影响较小ꎮ既有隧道二次衬砌结构的自振频率较小ꎬ低频率的爆破振动更容易诱发既有结构产生共振ꎮ因此ꎬ隧道断面未穿过交叉断面时引起的爆破振动对既有隧道衬砌结构的不利影响更大ꎮ２.２.２㊀回归计算为进一步研究既有隧道爆破振动频率的响应特征ꎬ利用回归计算分析爆破振动主频率的衰减规律ꎮ爆破振动主频率的影响因素主要包括爆破载荷特性㊁围岩特性及既有结构的动力响应特性ꎮ在众多影响因素中ꎬ选取最大单响药量Ｑ㊁爆心距ｒ㊁岩体纵波波速ｃｐ㊁岩体密度ρ作为影响爆破振动主频率的主要物理量ꎮ选取Ｑ㊁ｃｐ㊁ρ㊁ｒ作为独立量纲ꎬ主频率可以表示为ｆｍ＝φ(ρꎬｃｐꎬｒꎬＱ)ꎮ(７)根据π定理ꎬ式(７)可以由２个无量纲数表示:π１＝ｃｐｒｆｍꎻ(８)π２＝ρｒ３Ｑꎮ(９)根据量纲和谐定理[１９]ꎬ式(７)可以表示为ｃｐｆｍｒ＝φρｒ３Ｑꎮ(１０)对于特定的隧道工程ꎬ围岩岩体的密度ρ基本保持不变ꎮ依据萨道夫斯基公式的表达形式ꎬ可以得到ｆｍｒｃｐ＝η３Ｑｒæèçöø÷βꎮ(１１)由式(１１)得到ｆｍ＝ηｃｐｒ３Ｑｒæèçöø÷βꎮ(１２)式中:η为与实际工程有关的爆破振动频率相关参数ꎻβ为爆破振动频率衰减系数ꎮ值得说明的是ꎬ这里ｃｐ代表的是围岩原岩的纵波速度ꎮ声波实际测试结果表明:ｃｐ的取值范围很小ꎬ为４１５０~４０７０ｍ/ｓꎮ这是由于该隧道工程段内围岩组成较为稳定ꎬ并未遇到较大的节理或结构弱面ꎮ利用式(１２)分别对Ｄ<０及Ｄ>０时对应的爆破振动主频率进行回归分析:Ｄ<０ꎬｆｍ＝０.９７９ｃｐｒ３Ｑｒæèçöø÷０.５０ꎻ(１３)Ｄ>０ꎬｆｍ＝１.７６６ｃｐｒ３Ｑｒæèçöø÷０.９０ꎮ(１４)㊀㊀拟合结果如图１０所示ꎮ㊀㊀式(１２)对交叉隧道爆破振动主频率的拟合效４４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期㊀㊀㊀图１０㊀交叉隧道爆破振动主频率拟合曲线Ｆｉｇ.１０㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｄｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｒｏｓｓｅｄｔｕｎｎｅｌｓ果良好ꎬ掌子面前㊁后对应的主频率的决定系数的平方(Ｒ２)均大于０.９０ꎮ分析结果证明ꎬ通过量纲分析得到的频率拟合模型是合理的ꎮ由式(１３)~式(１４)可知ꎬＤ<０时对应的主频率衰减系数β小于Ｄ>０的对应值ꎮ测点位于新建隧道掌子面后ꎬ对应的爆破振动主频率的衰减速度更快ꎮ３　定量考虑频率影响的爆破振动控制方法众所周知ꎬ爆破振动响应规律受多种因素的影响ꎮ其中ꎬ振动速度和振动频率是两个最重要的影响因素[２０￣２１]ꎮ世界各国在制定爆破振动控制规范的过程中ꎬ也将这两个因素统一考虑ꎮ大多采用分段考虑频率影响的方法规定不同频段对应的爆破振动速度的控制阈值[２２￣２４]ꎮ然而ꎬ这种方法只能定性地确定各段频率范围内的质点振动峰值速度限值ꎬ未形成定量的评判标准ꎬ并不能真正达到精准控制爆破振动的目的ꎮ针对这一问题ꎬ基于２.１和２.２小节的研究成果ꎬ寻求一种可以定量体现频率影响的爆破振动评价体系ꎮ通过联立式(１)及式(１２)ꎬ得到质点振动峰值速度ｖＰＰ和主频率ｆｍ之间的关系如下:ｖＰＰｆｍ＝Ｋｒηｃｐ３Ｑｒæèçöø÷α－βꎮ(１５)令Ｋ１＝Ｋ/ηꎬφ＝α－βꎬ则式(１５)化简为ｖＰＰｆｍ＝Ｋ１ｒｃｐ３Ｑｒæèçöø÷φꎮ(１６)式(１６)两侧取自然对数ꎬ基于表３中的相关数据ꎬ通过线性拟合ꎬ分别得到Ｄ<０和Ｄ>０对应的质点峰值速度与主频率之间的关系:Ｄ<０ꎬｖＰＰ＝４５.６３ｃｐｆｍｒ３Ｑｒæèçöø÷１.０７ꎻ(１７)Ｄ>０ꎬｖＰＰ＝２２１.４５ｃｐｆｍｒ３Ｑｒæèçöø÷２.１２ꎮ(１８)㊀㊀拟合结果见图１１ꎮ㊀㊀㊀图１１㊀质点振动峰值速度与主频率的拟合关系Ｆｉｇ.１１㊀Ｆｉｔｔｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｄｏｍｉｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ㊀㊀从图１１可知ꎬ式(１７) 式(１８)对应的Ｒ２均大于０.９５ꎬ拟合效果较好ꎬ证明测点位于掌子面前方及后方时对应的质点振动峰值速度与振动主频率之间满足式(１６)中的数学关系ꎮ㊀㊀基于以上分析ꎬ首先ꎬ可以通过相关计算参数得到ｆｍꎬ进而通过ｆｍ反求ｖＰＰꎮ这样便可以定量考虑爆破振动主频率对爆破振动峰值速度的影响ꎮ这种计算思路弥补了现有规范中将频率分段考虑的不足ꎮ以Ｄ<０为例ꎬ即测点位于新建隧道掌子面前时ꎬ根据工程实际将Ｑ和ｒ带入式(１３)ꎬ计算得到ｆｍꎬ然后将计算得到的ｆｍ带入式(１８)ꎬ计算得到优化后的爆破振动峰值速度ｖＰＰＳꎮ同理ꎬＤ>０时ꎬ也可以计算得到相应的ｖＰＰＳꎮ通过这种方式可以达到定量考虑频率影响的目的ꎬ一定程度上克服了规范中分段考虑频率影响的方法的不足ꎮ绘制Ｒ~ｖＰＰＳ散点图ꎬ并添加拟合曲线ꎬ如图１２所示ꎮ从图１２可以发现ꎬ考虑频率影响后的ｖＰＰＳ均未超过预警值３ｃｍ/ｓꎮ产生这种现象的原因是ꎬ交叉隧道爆破振动频率较大ꎬ最小值仍为２０.９Ｈｚꎮ文献[９ꎬ１１]指出ꎬ一般地下岩土工程的自振频率大多小于１０Ｈｚꎬ爆破振动频率与既有结构的自振频率差距越大ꎬ对既有结构的影响越小ꎮ因此ꎬ经过定量考虑频率影响的ｖＰＰＳ较实测数据ｖＰＰ有了一定幅度的减小ꎮ针对本交叉隧道工程ꎬ定量考虑频率影响后的结果表明ꎬ下部隧道爆破施工对既有隧道的振动影响在可控范围内ꎮ５４２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１２㊀考虑频率影响的质点振动峰值速度Ｆｉｇ.１２㊀Ｐｅａｋｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙ４　结论依托京张高铁草帽山交叉隧道工程ꎬ基于现场爆破振动监测结果ꎬ理论分析并研究既有隧道爆破振动峰值速度及爆破振动主频率的衰减规律ꎮ通过理论推导ꎬ引入一套可以定量考虑频率影响的爆破振动安全评价方法ꎬ并得到如下结论:１)交叉点位于新建隧道掌子面前的爆破振动峰值速度大于交叉点位于掌子面后方的对应值ꎮ且交叉点位于掌子面前方对应的爆破振动速度衰减系数α小于掌子面后方的对应值ꎮ基于萨道夫斯基公式的拟合结果ꎬ以质点振动峰值速度ｖＰＰ作为评价指标ꎬ得到爆破振动预警的水平距离的临界范围为－３.２６ｍɤＤɤ２.８８ｍꎮ２)交叉点位于新建隧道掌子面前对应的爆破振动主频率小于掌子面超过交叉点的情况ꎮ实验数据表明ꎬ通过量纲分析建立的爆破振动主频率的预测模型具有较好的预测精度ꎬ得到的决定系数均大于０.９０ꎮ３)利用回归分析建立爆破振动主频率与质点振动峰值速度的数学关系ꎮ通过爆破主频率估计爆破振动峰值速度ꎬ构建一套可以定量考虑振动主频率影响的爆破振动评价方法ꎮ定量考虑主频率影响的ｖＰＰＳ较实测振动速度ｖＰＰ有一定幅度的减小ꎮ针对本交叉隧道工程ꎬ综合考虑爆破振动主频率及既有隧道自振频率的影响可以得到ꎬ下部隧道爆破施工对上部既有隧道的爆破振动影响在可控范围内ꎮ参考文献[１]㊀朱正国ꎬ孙明路ꎬ朱永全ꎬ等.超小净距隧道爆破振动现场监测及动力响应分析研究[Ｊ].岩土力学ꎬ２０１２ꎬ３３(１２):３７４７￣３７５２ꎬ３７５９.ＺＨＵＺＧꎬＳＵＮＭＬꎬＺＨＵＹＱꎬｅｔａｌ.Ｆｉｅｌｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｕｌｔｒａ￣ｓｍａｌｌｓｐａｃｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓ[Ｊ].ＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０１２ꎬ３３(１２):３７４７￣３７５２ꎬ３７５９.[２]㊀孙远ꎬ杨峰ꎬ郑晶ꎬ等.基于变分模态分解和小波能量熵的微震信号降噪[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０１９ꎬ４(６):４６９￣４７９.ＳＵＮＹꎬＹＡＮＧＦꎬＺＨＥＮＧＪꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｉｃｒｏ￣ｓｅｉｓｍｉｃｓｉｇｎａｌｄｅｎｏｉｓｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｄｅ￣ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｗａｖｅｌｅｔｅｎｅｒｇｙｅｎｔｒｏｐｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４(６):４６９￣４７９. [３]㊀单仁亮ꎬ宋永威ꎬ白瑶ꎬ等.基于小波包变换的爆破信号能量衰减特征研究[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０１８ꎬ３(２):１１９￣１２８.ＳＨＡＮＲＬꎬＳＯＮＧＹＷꎬＢＡＩＹꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇ￣ｎａｌｓｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ３(２):１１９￣１２８.[４]㊀ＨＵＯＸＦꎬＳＨＩＸＺꎬＱＩＵＸＹꎬｅｔａｌ.Ｒｏｃｋｄａｍａｇｅｃｏｎ￣ｔｒｏｌｆｏｒｌａｒｇｅ￣ｄｉａｍｅｔｅｒ￣ｈｏｌｅｌａｔｅｒａｌｂｌａｓｔｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｃｈａｒｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ[Ｊ].ＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ１０６:１０３５６９.[５]㊀ＹＵＣꎬＹＵＥＨＺꎬＬＩＨＢꎬｅｔａｌ.Ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｊｏｉｎｔｓｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ[Ｊ].ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔꎬ２０２１ꎬ８０(１):５３３￣５５０.[６]㊀王海龙ꎬ赵岩ꎬ王永佳ꎬ等.新建京张高铁立体交叉隧道爆破振动控制研究[Ｊ].铁道标准设计ꎬ２０１８ꎬ６２(７):１３０￣１３４.ＷＡＮＧＨＬꎬＺＨＡＯＹꎬＷＡＮＧＹＪꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｒｏｓｓｔｕｎｎｅｌｏｎＢｅｉｊｉｎｇｔｏＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕｈｉｇｈ￣ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙ[Ｊ].Ｒａｉｌ￣ｗａｙＳｔａｎｄａｒｄＤｅｓｉｇｎꎬ２０１８ꎬ６２(７):１３０￣１３４. [７]㊀ＺＨＯＮＧＧＳꎬＡＯＬＰꎬＺＨＡＯＫ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓ￣ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂｌａｓｔｖｉｂｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１２ꎬ１９(９):２６７４￣２６８０.[８]㊀ＺＨＡＯＹꎬＳＨＡＮＲＬꎬＷＡＮＧＨＬ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｖｉｂｒａ￣ｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＨｉｌｂｅｒｔ￣Ｈｕａｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥａｒｔｈＳｃｉｅｎ￣ｃｅｓꎬ２０２１ꎬ８０(５):２０６.[９]㊀中国生ꎬ房营光ꎬ徐国元ꎬ等.基于小波包分析的建(构)筑物爆破振动安全判据研究[Ｊ].岩土工程学报ꎬ２００９ꎬ３１(２):２２３￣２２８.ＺＨＯＮＧＧＳꎬＦＡＮＧＹＧꎬＸＵＧＹꎬｅｔａｌ.Ｓａｆｅｔｙｃｒｉ￣ｔｅｒｉｏｎｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔ６４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期ｐａｃｋｅｔａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００９ꎬ３１(２):２２３￣２２８.[１０]㊀李洪涛.基于能量原理的爆破地震效应研究[Ｄ].武汉:武汉大学ꎬ２００７.ＬＩＨＴ.Ｓｔｕｄｙｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｓｔ￣ｉｎｄｕｃｅｄｓｅｉｓｍｉｃｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｔｈｅｏｒｙ[Ｄ].Ｗｕｈａｎ:ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００７.[１１]㊀张立国ꎬ龚敏ꎬ于亚伦.爆破振动频率预测及其回归分析[Ｊ].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)ꎬ２００５ꎬ２４(２):１８７￣１８９.ＺＨＡＮＧＬＧꎬＧＯＮＧＭꎬＹＵＹＬ.Ｆｏｒｅｃａｓｔａｎｄｒｅｇｒｅｓ￣ｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ[Ｊ].Ｊｏｕｒ￣ｎａｌｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)ꎬ２００５ꎬ２４(２):１８７￣１８９.[１２]㊀王海龙ꎬ赵岩ꎬ王海军ꎬ等.基于ＣＥＥＭＤＡＮ￣小波包分析的隧道爆破信号去噪方法[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２１ꎬ４１(５):１２５￣１３４.ＷＡＮＧＨＬꎬＺＨＡＯＹꎬＷＡＮＧＨＪꎬｅｔａｌ.Ｄｅ￣ｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｂａｓｅｄｏｎＣＥＥＭＤＡＮｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ￣ｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２１ꎬ４１(５):１２５￣１３４. [１３]㊀单仁亮ꎬ赵岩ꎬ王海龙ꎬ等.下穿铁路隧道爆破振动衰减规律研究[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２２ꎬ４２(８):１４３￣１５７.ＳＨＡＮＲＬꎬＺＨＡＯＹꎬＷＡＮＧＨＬꎬｅｔａｌ.Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎａｒａｉｌｗａｙｔｕｎｎｅｌ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２２ꎬ４２(８):１４３￣１５７. [１４]㊀国家安全生产监督管理局.爆破安全规程:ＧＢ６７２２２０１４[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２０１４.ＳｔａｔｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＷｏｒｋＳａｆｅｔｙ.Ｓａｆｅｔｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒｂｌａｓｔｉｎｇ:ＧＢ６７２２２０１４[Ｓ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＳｔａｎｄａｒｄｓＰｒｅｓｓｏｆＣｈｉｎａꎬ２０１４.[１５]㊀ＴＩＡＮＸＸꎬＳＯＮＧＺＰꎬＷＡＮＧＪＢ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｒｏ￣ｐａｇａｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｓｔｒａｔｕｍａｎｄｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＳｏｉｌＤｙｎａ￣ｍｉｃｓａｎｄＥａｒｔｈｑｕａｋｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ１２６:１０５８１３. [１６]㊀ＤＥＮＧＸＨꎬＷＡＮＧＪＹꎬＷＡＮＧＲꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｎａｎｅｘｉｓｔｉｎｇｒｏａｄ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ１８(１２):１３８１￣１３９３.[１７]㊀ＹＡＮＧＪＨꎬＣＡＩＪＹꎬＹＡＯＣꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔ￣ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｎｔｕｎｎｅｌｓｕｒｆａｃｅｓａｎｄｉｎｓｉｄｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ[Ｊ].ＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＲｏｃｋＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ５２(１１):４７４７￣４７６１.[１８]㊀ＬＵＷＢꎬＬＥＮＧＺＤꎬＨＵＨＲꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｓｔ￣ｇｅｎｅｒａｔｅｄｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｎｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅ￣ｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ２２(１１):１３７４￣１３９８.[１９]㊀朱传统ꎬ刘宏根ꎬ梅锦煜.地震波参数沿边坡坡面传播规律公式的选择[Ｊ].爆破ꎬ１９８８(２):３０￣３４.ＺＨＵＣＴꎬＬＩＵＨＧꎬＭＥＩＪＹ.Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌａｗｏｆｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｌｏｐｅｓｕｒｆａｃｅ[Ｊ].Ｂｌａｓｔｉｎｇꎬ１９８８(２):３０￣３４. [２０]㊀ＨＵＹＧꎬＹＡＮＧＺＷꎬＨＵＡＮＧＳＬꎬｅｔａｌ.Ａｎｅｗｓａｆｅ￣ｔｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｉｎｈｉｇｈｒｏｃｋｓｌｏｐｅｗｉｔｈｊｏｉｎｔｓ[Ｊ].ＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＲｏｃｋＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ５３(２):３０１５￣３０２９.[２１]㊀宋光明ꎬ陈寿如ꎬ史秀志ꎬ等.露天矿边坡爆破振动监测与评价方法的研究[Ｊ].有色金属(矿山部分)ꎬ２０００(４):２４￣２７.[２２]㊀ＺＨＡＯＹꎬＳＨＡＮＲＬꎬＷＡＮＧＨＬꎬｅｔａｌ.Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅ￣ｓｐｏｎｓｅａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｃｒｏｓｓ￣ｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇ[Ｊ].ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔꎬ２０２２ꎬ８１(１０):４１７.[２３]㊀贾海鹏ꎬ刘殿书ꎬ陈斌ꎬ等.相邻隧道爆破振速分布规律研究[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０１９ꎬ４(６):５０６￣５１４.ＪＩＡＨＰꎬＬＩＵＤＳꎬＣＨＥＮＢꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｖｉｂｒａ￣ｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｏｆａｄｊａｃｅｎｔｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４(６):５０６￣５１４.[２４]㊀孙中博ꎬ赵毅鑫ꎬ王海亮ꎬ等.临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响[Ｊ].矿业科学学报ꎬ２０２３ꎬ８(１):８３￣９２.ＳＵＮＺＢꎬＺＨＡＯＹＸꎬＷＡＮＧＨＬꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｎｈｉｇｈ￣ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｎｅａｒｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２３ꎬ８(１):８３￣９２.７４２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀立体交叉铁路隧道爆破振动效应的研究㊀高军伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

新建隧道爆破施工引起既有隧道动力响应及控制技术研究

新建隧道爆破施工引起既有隧道动力响应及控制技术研究近年来,我国西部地区基础设施建设速度明显加快。

西部地区的地形地貌限制给公路、铁路的选线带来困难,不可避免会出现大量新建隧道与既有交通线复杂交叉的情况。

在中国,95%的山岭隧道采用钻爆法施工。

爆破施工,尤其当爆破装药量大、围岩条件差以及既有建筑物比较重要时,引起的爆破震动效应问题不可忽视,对爆破振动的控制要求更为严格。

因此,研究新建隧道爆破施工引起既有交通线的动力响应规律及其控制措施,具有十分重要的意义。

本文以新嘎拉山公路隧道近接既有嘎拉山隧道为背景,通过数值模拟和现场测试等方法,较为系统深入地研究了新建隧道爆破施工对依托工程的影响及其控制措施。

本文主要研究内容和成果如下：1)总结了目前国内外学者研究隧道爆破动力响应所取得的理论研究成果以及积累的工程实践经验,对国内外爆破安全的控制标准进行了对比,就振动速度作为爆破振动安全判据的合理性进行了探讨。

2)详细介绍了LS-DYNA处理高速碰撞、爆炸等复杂动力学问题的优势,并描述了流固耦合算法进行隧道爆破模拟的分析过程,建立了与实际工程相应的三维有限元模型,对不同围岩地段爆破方案进行了数值模拟。

得到了不同爆破方案下既有隧道二次衬砌上的振速峰值,并与现场爆破振动测试结果进行了对比。

为确保施工安全,调整爆破方案提供一定的依据。

3)通过数值模拟得到了爆破荷载作用下既有隧道二次衬砌和新建隧道初期支护上的振速分布规律,最大振速时程曲线以及位移变化云图；进一步模拟了不同装药量和净距等条件下引起既有隧道二次衬砌上的最大振速。

4)模拟了新建隧道采用不同毫秒间隔延时爆破引起既有隧道二次衬砌的动力响应。

得到了不同微差间隔时间下二次衬砌上的最大振速时程曲线,结果证明当药包起爆间隔大于某一定值后,能够在时间上错开不同药包爆破引起的振速峰值,从而起到良好的减震效果。

隧道爆破近区爆破振动测试研究

隧道爆破近区爆破振动测试研究隧道爆破是工程建设中常见的一种施工方法，但在爆破过程中产生的振动会对周围环境和建筑物产生一定的影响。

因此，对隧道爆破近区爆破振动进行测试研究具有重要意义。

本文将综述过去的研究成果，分析其不足，并探讨当前的研究现状和存在的问题，同时详细介绍选用的实验方法、测试技术，并分析实验结果。

过去的研究主要集中在隧道爆破近区爆破振动的测量和预测方面。

这些研究采用不同的测试方法和技术，如地震加速度计、应变片、光纤传感器等，对隧道爆破产生的振动速度、加速度和位移进行了测量和建模。

同时，研究者们还对影响爆破振动的因素如炸药量、爆心距、地质条件等进行了分析。

尽管这些研究取得了一定的成果，但仍存在以下问题：测试方法不统一，导致不同研究结果之间难以比较；缺乏对隧道爆破近区爆破振动规律的深入研究；尚未建立完善的预测模型，无法准确预测爆破振动对周围环境的影响。

为了解决上述问题，本文选用地震加速度计对隧道爆破近区爆破振动进行测试，并采用无线传输技术将测试数据实时传输至数据采集器。

实验中，我们在隧道的不同位置布置了多个加速度计，以全面监测隧道爆破过程中的振动情况。

测试中，我们记录了爆破过程中的地震加速度、速度和位移等数据，并采用数值模拟方法对测试结果进行分析。

通过对实验数据的分析和处理，我们发现隧道爆破近区爆破振动具有以下规律：隧道地质条件对爆破振动具有一定影响，软弱地质条件会导致振动加剧；隧道形状、尺寸等结构因素对爆破振动产生影响。

在实验过程中，我们还发现一些过去研究中未提及的现象，如隧道爆破近区存在瞬态波和稳态波两种传播方式，且瞬态波的传播距离较远，对周围环境的影响更大。

这一发现为我们进一步研究隧道爆破近区爆破振动提供了新的思路。

本文通过对隧道爆破近区爆破振动测试的研究，发现隧道爆破产生的振动以纵波为主，横波较小，且随着爆心距的增加，爆破振动逐渐减小。

我们还发现隧道地质条件和结构因素对爆破振动产生一定影响。

隧道爆破振动控制技术研究

隧道爆破振动控制技术研究在施工隧道时，由于物理空间的限制、隧道内外岩石的强度差异等原因，常需要利用爆破技术来进行石头的破碎，方便挖掘。

但是随着隧道越来越“近”城市、越来越复杂的地下构造和地质地形，安全、环保等方面的问题也愈加突出，尤其是因为隧道爆破产生的振动对地下环境、周边的建筑物、桥梁等产生威胁，因此隧道爆破振动控制技术便应运而生。

一、爆破振动的影响因素及特点要想研究隧道爆破时的振动，我们先得了解影响隧道爆破振动的因素和振动的特点。

爆破振动的影响因素主要有：爆炸药的性质、爆炸药的药量、爆炸药包囊厚度、爆破孔的布置方式、爆破孔直径、岩体物理力学特性以及周围环境条件等等。

在高速公路、市区内的隧道、桥梁等狭窄的地域，产生的隧道爆破振动的特点是：1. 振动频率较高2. 振幅很小3. 振动持续时间短4. 具有随机性5. 频繁产生二、隧道爆破振动控制技术的应用现状针对隧道爆破振动影响的问题，目前主要采用以下几种控制技术：1. 引爆药量调整技术通过减少爆炸药量，从而降低振动。

2. 引爆时间依序错延技术在方向、间距等条件固定的情况下，根据预测的振动值大小，采取错延引爆时间，只发生小分段的爆破作业，达到减小整体振动的目的。

3. 阻抗匹配技术采用改善岩体与爆破时间的相互影响关系来达到降低爆破所产生的振动波的强度的目的。

4.防振手段这种技术主要是通过隔振和减振，迫使爆破振动能匀速向周围环境传输，以达到起到防振的目的。

三、隧道爆破振动控制技术研究进展和未来应用方向隧道爆破振动控制技术在国内外的研究已经有了一定的基础。

首先，随着计算机技术的进步，计算模拟成为爆破振动控制技术研究的重要手段。

其中，地震动计算、弹性波传播、岩体力学、爆炸力学等方面的研究成果，为隧道爆破振动控制技术的研究奠定了理论基础。

其次，生物仿生学的出现，使得一些仿生结构、材料被用于隧道爆破振动控制技术的研究。

例如，蜂巢结构、树形结构等，在发挥其原有功能的同时，可以起到隔振和减振的作用。

隧道爆破施工对邻近既有隧道振动影响的研究

隧道爆破施工对邻近既有隧道振动影响的研究摘要：结合大连某地隧道爆破施工工程,采用迈达斯动力数值模拟方法及经验公式,研究钻爆法施工产生的振动对既有铁路隧道的影响。

通过数值模拟探讨了经验公式的可靠性，结果表明数值模拟与经验公式所得规律有较好的一致性,且经验公式更保守，证明了采用经验公式研究隧道工程爆破振动影响的可行性和正确性。

引言随着我国地铁隧道建设的高速发展,出现了越来越多的新建隧道靠近既有建物、小净距平行隧道、上下交叉隧道等形式的地下近接工程[1]。

在采用钻爆法施工的近接隧道工程中,要求在新建隧道临近既有隧道施工时,除了要保证新建隧道的工程质量和进度外,还必须减少或消除对既有隧道的影响,确保施工区周围人员和既有隧道的安全。

目前,对靠近既有建筑物和小净距隧道等近接工程的爆破振动问题已有研究[2-6],但对爆破引起震动的经验公式与数值模拟之间误差的研究较少，因此,本文结合大连某地隧道工程,采用数值模拟和经验公式对比方法对爆破荷载作用下的振动响应进行研究。

工程概况该两条隧道直径均为7.6m，两条并行。

衬砌C20混凝土厚度55 cm。

引水隧洞与铁路隧道净距小于2D，隧道间距10m。

隧道在地下27m处。

另一隧洞的爆破施工对铁路主干线上处于运营中隧道的动力影响及对策是亟需解决的问题。

根据隧道设计参数和工程地质资料，建立数值模型。

模型主要包括岩层单元、衬砌单元。

通常网格尺寸应小于输入波动卓越频率下波长的1/10～1/8。

模型中地层具有最低的剪切波速Cs=186m/s, 输入地震动的最大频率为5Hz。

因此，单元最大尺寸应该为3.78～4.60 m。

模型中单元最大尺寸为2 m,故满足数值模拟的单元尺寸要求。

模型宽100米，高为130米，采用平面应变假设。

岩层材料性质采用弹塑性本构关系，屈服条件满足 Mohr-Coulomb 屈服准则，相关参数按照地质勘察报告取值如表1所示。

2.6吨TNT情况下，模拟结果显示隧道右壁即检测点2、6的响应最大，达到17.6cm/s, 符合安全要求，小于经验公式的计算结果。

新建隧道施工爆破对既有隧道振动响应规律研究

新建隧道施工爆破对既有隧道振动响应规律研究近年来,随着我国交通的快速发展,现有的交通设施无法满足日益增长交通量的需要。

线路扩建工程也因此逐渐增多,随之带来的新建隧道下穿或近接既有隧道的情况变得更加复杂。

而作为地下工程的主要的施工方法—矿山法对既有建筑物的影响很大。

因此,开展新建隧道爆破施工对既有隧道影响的研究是十分必要的。

本论文依托新岭隧道扩建工程,结合现场监测数据,采用数值模拟研究了新建隧道爆破施工对旧隧道的影响,主要成果如下：(1)分析了所依托工程的地质条件及现场情况,提出了针对不同级别围岩的爆破方案,为现场施工提供指导；(2)以现场资料为依据,建立数值仿真模型,对既有隧道在新建隧道爆破作用下的响应规律进行了系统研究。

通过对振速的监测,分析了爆破振动在地层中的衰减规律,为数值模拟及振动监控提供依据；并通过现场施工和监测来验证分析的可行性。

(3)针对不同级别围岩段,通过有限元方法模拟爆破开挖,分析在不同工况条件下的爆破施工对既有隧道的响应,得出旧隧道爆破振动速度沿横断面方向的分布规律；(4)通过计算不同工况,得出旧隧道爆破振动速沿纵向的分布规律,并得出新建隧道爆破时,旧隧道的应力分布规律,为旧隧道的振动监测及维修防护提供参考。

近接隧道爆破振动控制及围岩响应规律

通过调整装药量、炮眼布置等参数，降低爆破振动的强度和影响范围。
间隔装药与分段起爆
采用间隔装药和分段起爆技术，分散炸药能量释放的时间和空间，减小爆破振动对围岩的破坏。
阻尼减震措施
在隧道壁或围岩中设置阻尼材料或减震结构，吸收和消散部分爆破振动能量，降低围岩响应。
主动控制技术
利用实时监测和反馈控制系统，对爆破振动进行主动干预和控制，实现振动水平的精确调控。
03
围岩响应规律研究
围岩物理力学性质
岩石密度
表示岩石单位体积的质量，影响岩石的力学性质和波动传播特性。
抗压强度
岩石在压缩条件下抵抗破坏的能力，是评价围岩稳定性的重要指标。
弹性模量
反映岩石在弹性变形阶段的应力-应变关系，决定岩石的刚度和变形特性。
泊松比
表示岩石在轴向压缩时横向变形的程度，影响围岩的变形响应。
03
建议3
开展多学科联合研究。鼓励土木工程、地质工程、力学等多学科专家共同开展研究，充分利用各学科优势，推动近接隧道爆破技术的创新与发展。
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围岩稳定性评价方法
岩体质量指标（RQD）
通过测量岩体中大于一定尺寸的完整岩块所占的比例，来评价围岩的整体质量和稳定性。
地质力学分类（GMC）
综合考虑围岩的物理力学性质、地质构造、水文地质条件等因素，对围岩进行稳定性分类。
数值模拟方法
利用有限元、离散元等数值方法，模拟爆破振动过程中围岩的应力、应变和位移分布，从而评价围岩的稳定性。这些方法能够考虑多种影源自因素，提供更为准确和全面的评价结果。
阐述如何对监测数据进行处理和分析，以提取围岩响应的关键指标和特征。

城市隧道施工爆破振动影响规律及降振技术研究

城市隧道施工爆破振动影响规律及降振技术研究摘要:由于当今城市化以及基础建设的快速发展,工程爆破的规模和数量也越来越多,对附近环境造成不利影响。

由此,文章专门根据工程项目实际情况,对影响工程爆破振动的原因进行探究,并且重点解析有关爆破减震对策,对提升工程爆破的安全起到关键性作用,并且具有一定参考价值。

关键词∶工程爆破;振动;影响原因;降振对策引言:一、引言在城市建筑施工中,爆破技术是一项十分重要的技术,它在工业生产和挖掘施工中也是常用的。

爆破工程在水利、公路等工程中的应用,在材料加工、矿山爆破等领域具有重大的应用价值,为现代社会、经济的发展、建设作出了巨大的贡献。

爆破工程在各方面都有很大的便利,但有许多因素会影响到爆炸的效果。

在这段时间内,它最显著的特点之一就是它的危险性,甚至对爆炸人员的安全都有很大的影响。

通过采取相应的措施,充分考虑到各种因素对爆破的影响,并根据施工现场的情况,制订出一套更加科学的爆破方案,以保证爆破的效果,降低爆破费用,保证企业的经济效益。

二、解析影响爆破地震波的原因从现阶段工程爆破行业的探究结果中可以看出,产生地震波的主要原因可以分为爆破自身特征参数,包括振动的频率范围和振动维持频率的持续时间长度等。

另外一个是对爆破受振的目标的物理属性,包括爆破目标的物理具体的位置、地质结构特征以及与其对应目标的相对距离等。

在此研究期间一定要注意指出这些影响因素及其之间的互相的制约作用与相互影响的作用,以便于建立起一个关系比较紧密复杂紧密的关联体。

一般的情况,爆破建筑物自身振动的相对强度就越强大,振动产生的相对频率也就会越与普通住宅楼振动的相对固有振动频率相接近,并且维持的时间非常长,对后面所带来的损害也逐渐增加。

2.1爆破现场区域地质结构条件是针对于爆破活动场所介质本身的力学特性条件来说,其在重要的程度客观上也会直接影响涉及到现场爆破设备振动破坏情况发生的难易程度大小与特点。

如果爆破点所在的区域地质结构相对比较坚硬,其产生震动时的基础频率也相对而言也就相对较高,包括震动所延续下来的时间也会相对有较明显的下降,震动衰减的相对幅度也就会相对越来越低。

小间距隧道爆破振动的影响分析

收稿日期：０８—０２０５—２；回日期：０８一９—２７修２０Ｏ５作者简介：德勇（９１）男，理工程师，０６年毕业于华中科技包１８一．助２０大学岩土工程专业，学硕士。工
● ● ● ◆ ● ◆ ● ◆ ● ◆ ● ● ◆ ◆ ◆ ● ● ● ● ● ● ◆ ● ● ● ●
施工过程中不可避免地遇到爆破产生的动荷载，别特是在一些间距很小的隧道；时，种主要由周边眼的同这
由于新建隧道的施工推进，既有隧道周边岩体对
进行了扰动，产生了复杂的应力重分布，得既有隧道使周边岩体从原来的三次应力场演变到五次应力场，正
是这种应力场的演变导致既有隧道衬砌结构产生变异，因此，施工之前应对既有隧道衬砌强度、砌背后衬空洞分布、砌厚度、衬衬砌抗震性等进行必要的评估。
（）质条件状况２地
爆破作用引起的现象也使得隧道周边围岩产生一定范围的松动区。为周边控制爆破的松动效应，称其结果是在隧道周边形成一个与断面几何形状及爆破方法有关的围岩破碎带。显然，减小周边控２现场实测的土压力、架内力、衬钢筋受力钢二
以及初支和二衬接触压力等数值均较小，明设计采说
参考文献：
［］中铁二院工程集团有限公司．西客运专线黄土隧道合理支护参１郑

探究隧道爆破振动控制的影响因素及方法

探究隧道爆破振动控制的影响因素及方法摘要：随着我国经济发展越来越迅速，公路、水路、铁路等交通工具搭建成交通运输网，随着新时代的进步和发展，人们对交通运输的需求在不断地上升，交通变得越来越复杂。

一些地区常常会出现隧道穿过既有铁路等情况。

爆破是在隧道施工过程中经常出现的一类情况，但与普通的隧道爆破有不同的地方，对既有铁路下隧道爆破施工技术要求更高，各种隧道的建设也在不断的发展中。

隧道施工技术还是十分的专业的，需要技术人员掌握一定的专业知识并进行实际操作。

为了避免一定的危险，隧道施工对安全的影响主要是爆破振动进行控制的影响。

在施工前期，隧道的爆破振动易对周围的环境条件产生一定的影响。

因此，对隧道的爆破工作不能够怠慢。

关键词：隧道；铁路；爆破振动控制一、对爆破振动控制造成影响的主要因素1.1自由面选择的因素自由面看字面意思其实很简单，它其实就是一个边界面。

主要作用就是在爆破的过程中能够进行有效的反射，因此，自由面的数目与面积的程度往往会对爆破控制的效果造成一定的影响。

研究表明，由于自由面具有聚能作用，因此，若爆破过程中的自由面是单一化的，从而不利于爆破表现出一定的效果。

同时，若自由面的数量不是很少的话，则会导致炸药能量的释放，从而增加了爆破工程产生一定的压力，同样会对爆破结果受到抑制作用。

1.2炸药的性能因素爆破工程中主要的就是炸药在起作用，他是爆破工程的“带头人”。

炸药的性能对于爆破效果具有至关重要的影响。

总的来说，炸药的性能有两个方面，一个是爆炸的能力，另一个是粉碎的能力。

在爆破过程中，应根据实际情况区别选取。

其中，对于存在裂缝的岩体进行爆破时，施工人员应选择爆炸性能特别强的炸药，从而更好的进行控制对周围环境的破坏力，然而，针对坚硬度较高的岩体进行爆破时，则应选取粉碎力较强的炸药，从而实现岩体的有效粉碎以达到有效的控制，实现想要的效果。

1.3炮泥的因素炮泥对爆破效果也有一定的影响，主要表现在炮泥材料和长度，数量等对爆炸力的影响。

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

隧道振动响应研究进展

隧道振动响应研究进展摘要：通过研究铁路隧道振动问题研究的进展得出目前研究中存在的主要问题是：计算模型不完善；缺乏对隧道结构长期动力特性的研究、对高速铁路隧道动力响应的试验研究；减振措施缺乏针对性。

指出今后的研究工作重点应是：将材料损伤本构关系引入到隧道振动响应数值模型中，建立以轨道、隧道和围岩为一体的、考虑结构损伤在内的完整数值模型，并在此基础上分析研究隧道结构长期动力特性；针对高速铁路隧道开展现场测试、动力模型试验；采用数据分析与模拟试验相结合的方法．研究各工况的环境振动响应，提出针对不同地层和结构埋深的最优减振措施。

关键词：隧道；振动响应；对策；1 、隧道地基土振动响应研究隧道地基液化和振陷是列车振动所带来的最为严重的问题之一，因此隧道地基土振动响应研究主要集中在这2个方面。

液化问题主要针对饱和砂土等地层，振陷主要针对软土地层，这2种典型地层在我国南京、上海一带比较常见，相关研究基本上是围绕南京地铁、上海地铁展开的。

地基土动力响应研究按照是否考虑孔隙水压变化对土体动力特性的影响可分为总应力法和有效应力法。

与总应力法相比，有效应力法可直接求得孔隙水压力和预测土体是否液化，更加合理地反映了振动过程中土层动力性质的变化。

此外，对高速列车荷载作用下沉管隧道地基的振动响应进行了数值模拟，得到地基最大剪应力分布情况，并基于现场地质资料的回归分析得到沉管隧道3个典型断面的地基抗液化剪应力，据此分析了沉管地基的液化可能性。

在隧道地基土液化和软化研究中，有的将动力渗流分析和动力反应分析分时段交替计算，有的将两者耦合计算，但不管是哪种分析方法，其关键技术在于正确描述列车荷载作用下土体内孔隙水压力的产生、扩散与消散过程。

建立与实际相符、完善的孔压增长、消散机理，并将其应用于动力有效应力计算中，也是当前隧道地基土振动响应的研究内容之一。

2、环境振动响应及减振措施2．1环境振动响应环境振动响应主要是指地铁列车运行时引起的地表或地表建筑物的动力响应。

隧道与路基爆破振动研析

隧道与路基爆破振动研析一、爆破振动的检测（一）爆破振动检测点布置原则在进行爆破振动检测点的布置时必须要选择合理的地点，在选择时要遵守以下两个原则：一是在进行隧道的爆破时施工方一般都会选择距离附近较远不会给居民产生影响的地方进行爆破，所以测量点需要尽量和爆源处在同一高度层面上，以避免地形的高低差对爆破振动结果产生影响。

二是在进行布置路基爆破振动的检测点时，尽量布置在房屋和爆破振源之间的压实路面上，以更好的测得爆破振动的结果。

个别部分的爆破振动检测点可以布置在经过机械多次碾压夯实了的路面处或者是隧道的洞口，因为地表的振动基本上来说就能很好的反映出爆破振动的真实情况，所以就算将振动传感器布置在地表也能测出爆破的振动速率。

（二）爆破振动检测仪器在进行爆破振动检测时，合理的选用爆破振动检测仪器，能提高检测的准确性，随着科学的不断发展，各种高新技术的爆破振动检测仪器出现在人们的眼前，比如NUBOX-9012/9015爆破冲击波与噪音智能检测仪、超声波检测仪以及L20爆破振动检测仪等，都具有良好的性能，并且功能齐全，便于操作，给爆破振动检测工作带来了极大的便利，提高了检测结果的可靠性。

（三）隧道的爆破振动检测本文结合宜万铁路为例子，探究对隧道爆破振动的检测。

宜万铁路的关道冲隧道先后进行了两次爆破振动检测，一次是在补炮时进行而另一次是在上导坑的时候进行。

在补炮的时候最大单响的炸药量为5.4千克，分为两段；在进行导坑是最大单响的炸药量为31.66千克。

分为7段。

所获得的爆破数据见下表：根据上表得到的爆破振动检测数据进行分析后可以得到爆破衰减速度的计算公式：相关性系数r=0.89其中V表示为爆破振动的最大速度值；单位为cm/sQ表示为爆破单响的最大炸药用量；单位为kgR表示为爆破振源与检测点之间的距离；单位为m对联棚路基爆破进行了一次爆破振动的检测，其最大单响的炸药量为12千克，分为三段。

具体数据见下表。

根据得出的检测数据可以得到爆破振动速度的衰减公式：相关性系数r=0.87其中V表示爆破振动速度的最大值；单位为cm/sQ表示爆破单响最大炸药用量；单位为kgR表示爆破振源和检测点之间的距离；单位为m一般来说在进行爆破检测得到数据以后，要对数据进行详细的分析，检查是否有不合理和检测不准确的地方，如果数据无误后才能进行数据公式的计算，求得爆破振动速度的衰减值，再利用衰减值来确定各个区域内的振动等级，进行分析。

隧道爆破开挖产生地表震动效应研究

隧道爆破开挖产生地表震动效应研究发布时间：2022-12-06T07:12:31.976Z 来源：《科学与技术》2022年第15期第8月作者：李超人颜红专[导读] 本文在前人研究的基础上，依托某隧道，利用ANSYS有限元分析软件建立三维隧道模型1、李超人2、颜红专1、武汉地铁集团有限公司湖北省武汉市 4300002、武昌工学院湖北省武汉市 430000摘要：本文在前人研究的基础上，依托某隧道，利用ANSYS有限元分析软件建立三维隧道模型，经过瞬时爆破分析后，得到距离掌子面不同位置的地表震速波形图，总结地表的震动规律，判断地面建筑物的安全性，给出了爆破空洞放大效应影响区域的地表震动速度传播和衰减规律.本研究为类似工程中小净距单行线隧道爆破施工对先行隧道影响提供了科学依据与技术指导，也为类似隧道工程的爆破掘进在理论上和施工方法上提供参考借鉴。

关键词：隧道爆破开挖；地震1 工程概况某隧道呈北东走向展布，设计为两条小净距单行线曲线隧道，属短隧道；隧道左线全长500 m, 右线全长42 m, 采用暗挖钻爆法施工.隧道区地表覆盖层较厚，大部分都被残积土、全风化变粒岩等所覆盖，露头较少，变粒岩节理裂隙以风化、构造裂隙为主.隧道入口段及出口段为Ⅴ2、Ⅴ1级围岩，洞身段为Ⅳ3、Ⅳ2级围岩.工程顶部距隧道约50 m, 且有民用建筑；隧道左线线位左侧约60 m处为抗美援朝烈士陵园，这就要求隧道的爆破施工不能对山顶的民用建筑和烈士陵园产生影响。

2 模型建立2.1 单元类型选取本文利用ANSYS软件的LS-DYNA模块建立实体三维模型并进行运算.由于隧道爆破是一个瞬时的动态过程，并且需要输出节点的速度波形图，所以围岩采用三维实体单元(solid164);初期支护采用壳单元(shell163),此单元有大变形、大应变能力；锚杆采用三维杆单元(link8),因为其可承受单轴的压力或拉力，符合锚杆在初支的受力特征.隧道不同层岩体的物理力学参数如表1所示。

隧道结构振动响应分析与控制方法研究

隧道结构振动响应分析与控制方法研究隧道工程作为一项重要的城市基础设施工程，为人们的出行提供了便利。

然而，在隧道施工和运行过程中，隧道结构的振动响应问题一直是工程技术人员关注的重点。

本文将探讨隧道结构振动响应的分析与控制方法的研究。

1. 隧道结构振动响应的原因隧道结构的振动响应主要受到以下几个因素的影响：地震、交通载荷、施工活动和地下水位变化等。

2. 隧道结构振动响应的分析方法在对隧道结构振动响应进行分析时，需要运用一定的分析方法。

常用的方法有：数值模拟方法、试验与实测方法、统计分析方法等。

数值模拟方法通过建立隧道结构的有限元模型，可以模拟不同振动荷载下的结构响应情况；试验与实测方法通过对实际隧道进行振动试验或监测，获取结构的振动数据，进行分析；统计分析方法可以通过对一系列数据进行统计，计算隧道结构在特定荷载下的振动响应概率。

3. 隧道结构振动响应的控制方法为了减小隧道结构的振动响应，需要采取一定的控制方法。

常用的控制方法有：增加隧道结构的刚度和强度、减小结构的振动传输途径和提高隧道结构的耗能能力等。

通过增加结构的刚度和强度，可以减小结构的振动位移；减小振动传输途径，可以减小振动的传递范围；提高结构的耗能能力，可以吸收振动的能量，减小振动的峰值。

4. 隧道结构振动响应控制参数的选择在进行隧道结构振动响应控制时，需要选择合适的控制参数。

常见的控制参数有：结构的刚度、隧道结构的自振频率、振动源远场距离等。

选择适当的控制参数可以达到控制振动响应的目的。

5. 隧道结构振动响应控制的现状与展望当前，隧道结构振动响应控制技术已经取得了一定的成果，但仍存在着一些挑战。

随着城市化进程的不断推进和交通运输的不断发展，对隧道结构振动响应的要求越来越高。

未来，需要进一步研究和发展新的控制方法，以满足更高的工程要求。

总结起来，隧道结构的振动响应问题是一个复杂而重要的研究方向。

通过分析隧道结构振动响应的原因、探索分析方法和控制方法，可以为隧道工程的安全运行和设计提供重要的参考。

爆破振动激励下的隧道洞口动力响应

的动力反应问题的研究主要采用理论分析、实验的响应问题。这类试验往往仅限于平直滑面、但
收稿日期：２１０１０２— ７— ２
基金项目：国家自然科学基金项目（１６０４；广西岩土力学与工程重点实验室资助项目（１ｘ３）５０８０）１ｃ０１作者简介：黄志强（９７）１７一，男，博士，讲师，研究方向：爆炸力学和地下工程，ｚｑ＠１６ｔｍ。ｈｑｑ２．ｏ引文格式：黄志强，邢心魁。爆破振动激励下的隧道洞口动力响应［］Ｊ．桂林理工大学学报，２１，３（）４９— ２０２２３：１４４
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７ｏ：０３６／．ｓ．６４—９５．０２０．２ｓ０７２１．３０６
爆破振动激励下的隧道洞口动力响应
黄志强，邢心魁
（桂林理工大学＆广西岩土力学与工程重点实验室；ｂ．土木与建筑工程学院，广西桂林５１０）４０４
振动波的传播和反射状况复杂，因此爆破振动对在实际研究中，主要有现场监测和室内模型试验
隧道洞口段的影响比隧道洞身的影响要复杂得多。两种方式。现场试验主要针对爆破振动质点速度、
中图分类号：Ｔ１３Ｂ２文献标志码：Ａ
Байду номын сангаас
Ｏ引言

隧道爆破引起的地面及砼路面质点振动响应研究

１Ｏ５
第６期２１００年１１月
隧道爆破应研究
鉴学升，吴从师
（沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙长４００）１０４
摘
要：通过测量由隧道爆破引起的砼路面及地面质点振动速度，据萨氏经验公式对不同根
Ｈ
ｇ
爆心距ｒ起爆药量Ｑ及相似岩石性质地震波幅值进行回归分析，出砼面及地面两种测试情况下、得
的Ｋ、值之间的规律；比较了砼面及地面因隧道爆破而产生的动应力，算了砼板应变。计
和水玻璃浆液比为１：１１：．，泥浆浓度为～０６水１：．５１２～１：．，玻璃浓度为３ｅ缓凝剂掺０８水５Ｂ，
量为２～２５。注浆压力，压为０５～１０．初．．
压０５１０ＭＰ，压２０ＭＰ。在上部弧形导坑．～．ａ终．ａ
为３ｅ缓凝剂掺量为２～２５。注浆压力，５Ｂ，．％初
相邻的钢管不得相撞或立交；钻进时，出现卡在若
钻、孔时，坍注浆后再钻，直接将管棚钢管钻入，或开
孔时低速低压，成孔后加压到１０１５ＭＰ；待．～．ａ管
露２ｍ，露端支撑于开挖面后方的钢拱架上，０ｃ外与

铁路立体交叉隧道施工爆破震动响应研究

ｐｅａｋｖｅｌｏｃｉｔｙｒｅｂｏｕｎｄｗｈｅｎｂｌａｓｔｉｎｇｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｓｒｅａｃｈｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅ１．
ｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｕｎｎｅ１．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｐｅａｋ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｃｒｏｓｓｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｕｎｎｅｌｉｎｔｅｒｖａｌ，ｃｒｏｓｓａｎｇｌｅａｎｄｒｏｃｋｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉ — ｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｆｆｅｃｔＯＣＣＵＲＳｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｒｃｈｂｏｔｔｏｍａｎｄｗａｌｌｆｏｏｔｆａｃｉｎｇｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｓｉｄｅ；ｃｌｅａｒ — ａｎｃｅｏｆｃｒｏｓｓｔｕｎｎｅｌｉｓｔｈｅｍｏｓｔｓｉｇｎｉｉｃｆａｎｔｆａｃｔｏｒｓ；ｗｉｔｈｔｈｅｃｒｏｓｓｉｎｇａｎｇｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅ

既有铁路在隧洞掘进爆破下的振速响应研究

0引言随着交通强国的进程加快，铁路交通空间布局要求不断提升。

为建设铁路一体化交通网，大量的暗挖隧洞需要贯通以符合交通发展[1]。

钻爆法由于技术成熟、安全可控等优势，在隧洞开挖中被广泛应用[2]。

钻爆法作为隧洞贯通岩体开挖的常用方式，爆破荷载在极短的时间以高速、高压冲击波的方式作用于炮孔周边岩体，岩体结构因受到爆破瞬间释放的巨大能量出现变形、破碎、抛掷等状态，从而形成新的地下空间[3]。

由于受到工程地质、建筑保护和节约土地等因素限制，在实际工程中经常会出现新建隧洞邻近既有铁路的情况，爆破施工将不可避免地对周边环境以及邻近营运铁路线路相关设施设备产生影响[4-7]。

为规避安全风险、降低爆破振动对周边建构物产生的影响，往往需要从经济因素、施工效率等方面优化爆破施工方案。

在确保新建铁路隧洞掘进开挖效率与爆破振动合理性，是隧洞掘进爆破施工面临的问题[8]。

目前新建铁路隧洞爆破开挖实践已基本满足现场需求，但由于爆破试验的不可重复性、现场环境多变以及测试手段单一的局限，导致隧洞爆破开挖理论落后实践，并不能科学地指导现场作业[9]。

面对较为复杂的地质环境，需加强对结构振速响应的机理研究，并结合现场测试数据与计算机模拟分析，促进隧洞爆破开挖时既有铁路结构振速响应的理论研究进一步发展[10-12]。

为了新建铁路隧洞爆破开挖时确保邻近既有铁路的安全，丰富现有的隧洞爆破开挖实践工程，为以后新建铁路隧洞爆破开挖提供参考依据。

以广东某新建铁路暗挖隧洞工程为依托，采用现场爆破振动测试、数值模拟方法综合分析既有结构在隧洞爆破开挖下的振速响应规律，并探讨既有铁路设施设备在隧洞掘进爆破作用下的影响程度。

1项目概况1.1工程概况本新建铁路暗挖隧洞毗邻既有京广铁路，需采用爆破施工开挖。

暗挖段隧洞为单洞单线，全长175m ，方量约6125m 3，隧洞断面尺寸为高6.6m ，宽4.8m 。

进出口里程分别为DK2+629、DK2+804，交通方便，经人工开挖平整，地形起伏变化大，低山丘陵地貌，山体经开挖，基岩大量裸露。