傍山隧洞爆破對結構面邊坡振動效應的影響

本文通過室內振動試驗，模擬了爆破對巖體結構面力學特性的影響，并建立了內摩擦角與質點振動速度的相互關系。

本文通過室內振動試驗，模擬了爆破對巖體結構面力學特性的影響，并建立了內摩擦角與質點振動速度的相互關系。

為了減少隧道爆破施工產(chǎn)生的振動危害的影響,對臨沂城30萬t供水工程隧洞爆破施工產(chǎn)生的振動效應進行了研究.采用量綱分析法推導出考慮高程的爆破振動速度計算公式,并結合實測數(shù)據(jù)研究了爆破振動的高程放大效應;采用數(shù)值模擬的方法研究了爆破振動空洞效應.研究結果表明:垂直向存在爆破振動速度高程放大效應,需重點監(jiān)測和控制;振速放大系數(shù)隨著距爆源水平距離的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;隨著淺埋隧洞埋深的不斷增大,地表振速放大系數(shù)逐漸變小;對于地表振速放大系數(shù),總體上,垂直向略大于水平向.

在既有鐵路隧道附近進行爆破作業(yè),進行復線隧道或邊坡開挖施工,對既有鐵路的運營形成一定的安全隱患。爆破產(chǎn)生的振動效應是直接危害列車安全運營的主要因素。因而,爆破振動效應對隧道的影響,需進行詳細和全面的分析,以確保既有鐵路運營的安全。本文結合某鐵路隧道附近的山體開挖,分析了爆破振動效應對既有鐵路隧道運營的影響,為既有線隧道附近爆破施工作業(yè)提供參考。

圍繞爆破振動對相鄰建筑的影響,從房屋受損評估、爆破振動的傳感器選擇、爆源遠近對地震效應的影響、正確的傳感器布置方式、巖體特性對爆破振動的影響和爆破危害等方面入手,介紹了在鑒定房屋及爆破振動測試過程中出現(xiàn)的一些常見問題,旨在對減小爆破振動效應、避免相臨建筑造成影響以及正確建立爆破振動測試參數(shù)等提供參考。

通過極限平衡理論,對邊坡穩(wěn)定性影響因素進行了分析,計算分析發(fā)現(xiàn):當結構面的粘聚力或內摩擦角增加時,邊坡的安全系數(shù)不斷的增大,邊坡越穩(wěn)定;當結構面的傾角不斷增大時,邊坡的穩(wěn)定性和邊坡的位移可能增加,也可能減小。

在新設施修建之初，設計方案中要考慮的首要問題是如何保證修建期間及后期既有隧道結構安全，從而達到新設施的修建與既有隧道安全運營的雙贏目標。以往的研究多為靜力學研究，而巖質邊坡開挖往往采用爆破施工方法，因此，分析有隧道結構在爆破荷載作用下的動力響應是必要的。本文依托設計中的某高速公路工程，從動力學角度研究了邊坡爆破開挖對鄰近隧道結構的影響及處理措施。

圍繞對露天礦坑邊坡穩(wěn)定性造成威脅的采礦爆破進行分析,闡述露天礦的邊坡類型和邊坡的穩(wěn)定性概念,介紹爆破產(chǎn)生的振動效應,分析爆破振動效應給礦坑邊坡帶來的影響,并對減震技術在采礦過程中的應用進行了探討,以期推動爆破技術在露天礦采礦作業(yè)中的安全運用。

露天礦邊坡是露天采礦活動所形成的,影響露天礦邊坡穩(wěn)定性的因素很多。其中爆破震動是影響露天邊坡破壞失穩(wěn)的一個重要外部因素,長期以來一直是工程技術人員研究的重要課題。露天采場邊坡穩(wěn)定性受到各種因素的影響,如邊

頻繁的爆破震動會對露天礦已有邊坡穩(wěn)定性造成影響。以hml露天礦為背景,監(jiān)測爆破震動對邊坡的擾動,用回歸分析原理得出爆破地震波在巖體中傳播衰減規(guī)律公式。為今后的爆破設計和震動的預測提供依據(jù)。在原有的數(shù)據(jù)基礎上,利用ls—dyna顯式動力分析軟件模擬礦山爆破,分析爆破地震波對邊坡的影響。在邊坡模型上選取點和單元體,通過分析比較其震動速度和有效應力的衰減規(guī)律,可以總結出地震波在hml礦山巖體中的傳播規(guī)律和危害機理。為確保礦山生產(chǎn)順利進行,維護礦山邊坡的穩(wěn)定性提供依據(jù)。

針對獅子坪水電站在隧洞掘進爆破中,炸藥單耗高、進尺小、成形差等問題,通過現(xiàn)場爆破漏斗試驗進行了分析研究。結果表明,巖體結構面走向與掘進方向的關系對隧洞掘進爆破的進尺、成形有極大影響。遂對爆破參數(shù)作了一些修改,取得了良好的爆破效果。

爆破振動對露天礦邊坡穩(wěn)定性影響是一個復雜的問題。論文以現(xiàn)場爆破振動監(jiān)測為基礎,采用灰關聯(lián)分析方法對蒙庫鐵礦爆破振動主要影響因素進行分析,得出炸藥總量、單段最大藥量和測震點的rmr值是影響該礦爆破振動的主要因素,為有效控制爆破振動效應提供了依據(jù)。

針對凹山鐵礦采場邊坡爆破開挖工程,發(fā)現(xiàn)爆破是影響凹山邊坡穩(wěn)定性的主要因素。通過對現(xiàn)場爆破作用下巖體質點振動的跟蹤監(jiān)測,得到邊坡質點的振動衰減規(guī)律?？紤]到高程對爆破振速會產(chǎn)生放大作用,在此基礎上引入高程相關系數(shù)進行二元回歸分析。分析結果表明：邊坡體的爆破質點振動速度隨著高程的增加而增大,因此根據(jù)爆破振動速度,可及時調整爆破參數(shù),以確保邊坡爆破施工的質量。

針對凹山鐵礦采場邊坡爆破開挖工程,發(fā)現(xiàn)爆破是影響凹山邊坡穩(wěn)定性的主要因素。通過對現(xiàn)場爆破作用下巖體質點振動的跟蹤監(jiān)測,得到邊坡質點的振動衰減規(guī)律?？紤]到高程對爆破振速會產(chǎn)生放大作用,在此基礎上引入高程相關系數(shù)進行二元回歸分析。分析結果表明：邊坡體的爆破質點振動速度隨著高程的增加而增大,因此根據(jù)爆破振動速度,可及時調整爆破參數(shù),以確保邊坡爆破施工的質量。

水工隧洞爆破開挖的振動波不僅會造成洞身巖體變形,還會繼續(xù)傳播影響鄰近邊坡。采用數(shù)值模擬方法,以在建工程為例,研究爆破振動對邊坡不同部位的應力應變影響。結果表明,初爆瞬間動力荷載沿圓周作用于隧洞周壁面并向外擴散,當壓應力波擴散至坡面后發(fā)生反射并形成拉應力波,拉應力區(qū)范圍先增后減。在爆破過程中,邊坡中各部位應力值呈現(xiàn)先增后減的特征,且坡面的位移較坡腳更大。通過振動效應分析發(fā)現(xiàn),無論在邊坡坡腳或坡頂,振速峰值隨著距坡腳和坡肩距離增大而減小,振動頻率則反之,同時坡頂振速明顯大于坡腳。

以馬鋼集團某露天鐵礦為例,從爆破振動影響下邊坡穩(wěn)定性控制及周邊建(構)筑物等的安全出發(fā),采用爆破振動現(xiàn)場測試方法,開展了高程因素影響下爆破振動傳播規(guī)律試驗研究;采用量綱分析提出了薩道夫斯基修正公式.研究結果表明:隨著高程差的增加,爆破振動速度在臺階部位巖體上存在\"鞭梢效應\

針對礦山爆破過程中爆破點附近的邊坡穩(wěn)定性問題,應用因子分析和免疫最小二乘支持向量機方法,選取爆破振幅、主頻率、主頻率持續(xù)時間、巖石重度、粘聚力、內摩擦角、邊坡角、邊坡高度、孔隙水壓力等為影響因素.對相關性較高的因素進行因子分析,提取公共因子,建立爆破振動對礦山邊坡穩(wěn)定性影響的免疫最小二乘支持向量機預測模型.利用24組爆破數(shù)據(jù)作為學習樣本進行訓練,并采用回代估計法進行檢驗,誤判率為1/12.用另外10組數(shù)據(jù)作為測試樣本進行預測,同時通過與其他預測模型預測結果進行對比,驗證本文所得模型在邊坡穩(wěn)定性預測中具有更高的準確度.研究結果表明：所得預測模型泛化誤差滿足精度要求,預測結果的誤判率僅為1/10,優(yōu)于其他預測模型.

為了研究爆破振動對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,揭示關鍵的技術參數(shù),建立了考慮振動應力的平面滑動穩(wěn)定系數(shù)計算公式。借助數(shù)值模擬分析了布沼壩露天礦西幫變形區(qū)受爆破振動影響時的穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律。結果表明:邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著與爆源中心距離的增加呈對數(shù)規(guī)律增長,當影響距離超過300m以后,爆破振動對西幫邊坡穩(wěn)定性的影響可以忽略。邊坡穩(wěn)定系數(shù)與振動速度曲線的協(xié)同性較高,峰值出現(xiàn)的時刻相同,振幅滿足比例關系。

為了研究爆破振動對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,揭示關鍵的技術參數(shù),建立了考慮振動應力的平面滑動穩(wěn)定系數(shù)計算公式。借助數(shù)值模擬分析了布沼壩露天礦西幫變形區(qū)受爆破振動影響時的穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律。結果表明：邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著與爆源中心距離的增加呈對數(shù)規(guī)律增長,當影響距離超過300m以后,爆破振動對西幫邊坡穩(wěn)定性的影響可以忽略。邊坡穩(wěn)定系數(shù)與振動速度曲線的協(xié)同性較高,峰值出現(xiàn)的時刻相同,振幅滿足比例關系。

考慮結構面效應的路塹類土質高邊坡及其穩(wěn)定性分析——提出了類土質邊坡的概念，即具有結構面效應的土質邊坡；歸納了幾種典型的類土質邊坡變形的工程地質模式，并抽象出組合滑動面的幾種形式；同時初步探討了類土質邊坡穩(wěn)定計算需考慮的問題。

以某發(fā)電引水隧洞開挖過程中的爆破振動實測數(shù)據(jù)為基礎,對爆破振動衰減規(guī)律進行二元回歸分析,獲得的預測數(shù)據(jù)與更接近工程實際,同時分析隧洞爆破開挖時鄰近建筑物的安全狀況,給出相應的爆破安全判據(jù)。

針對露天邊坡與既有下穿隧道的協(xié)同爆破施工,為確保上部邊坡爆破開挖作用下既有隧道圍巖穩(wěn)定與安全,以某石油儲備基地擴建項目為工程背景,利用ansys18.0建立上部露天邊坡與既有下穿隧道協(xié)同施工的數(shù)值計算模型,研究露天邊坡爆破施工對既有下穿隧道擴大段的影響。結果表明:上部邊坡爆破施工激發(fā)向下傳播的初始縱波,隨著距離的增加逐漸衰減,到達隧道拱頂自由面折反射形成面波而后在拱與邊墻交點處產(chǎn)生疊加現(xiàn)象,導致面波向下傳播的規(guī)律為先增大后減小。相比于隧道擴挖前,擴挖后隧道斷面拱頂質點z向振動速度峰值提高68.1%,為7.58cm/s；拱頂單元動態(tài)拉應力峰值提高150%,為0.45mpa。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》要求,隧道圍巖在上部邊坡開挖爆破荷載作用下是穩(wěn)定的。建議在實際施工中,將隧道擴大段的開挖時序安排在上部邊坡爆破施工區(qū)域遠離隧道擴挖段之后。研究成果對地下近接隧洞爆破施工及隧道擴挖工程具有重要參考價值。