隧洞开挖爆破振动对已有隧洞影响的研究

• 作 者: 郭斌斌
• 机 构: 中国地质大学(北京)
• 出 处: 中国地质大学(北京)
• 发表日期: 2008年期

在许多水利水电工程中,爆破施工在隧洞的开挖工程中经常用到,不可避免的会出现爆破振动对开挖洞自身及邻近的建筑物的影响问题。尤其是在有多条引水发电隧洞同时施工或是前后施工的时候,会遇到发电引水隧洞的爆破开挖造成对邻近的已有引水隧洞的爆破振动问题。当爆破振动超过一定强度时,会对混凝土结构以及围岩造成损伤甚至破坏。因此十分有必要了解爆震动力荷载作用对隧洞衬砌和围岩稳定的影响及特点,并对爆破振动安全控制标准提出合理建议,为爆破设计与施工提供科学依据。　　
在实际的工程中,通常以实测质点振速作为安全控制标准并且根据监测数据回归出爆破振速的衰减规律,以便对可能产生的振动强度进行预测。　　
本文总结了应力波的理论和爆破地震波的传播和衰减规律；归纳了振动方程的推导过程及解法；计算了爆破荷载作用下衬砌及围岩的振速；用应力波的反射理论解释了混凝土衬砌不同部位的振速的分布和变化；着重分析了隧洞轴向沿洞顶的径向振动速度的衰减规律；并且分析了爆破振动频率的影响。　　
通过研究取得了以下几点认识:　　
1.相邻隧洞施工爆破对已有隧洞中静水压力影响较小。　　
2.低频波比高频波的危害更大。　　
3.爆破振动荷载作用时间越长,对围岩和混凝土衬砌的危害越大。　　
4.爆破振动速度在竖直向有放大效应,对于距爆源等距离的竖直向的爆破振速大于水平向。　　
5.在施工隧洞中沿洞轴线方向,在掌子面后方3倍洞径处的洞顶围岩中存在一个爆破振动增强的区域。　　
6.已有隧洞的近爆源一侧的振速要大于远爆源一侧,衬砌内壁临空面对爆破振动有放大作用。　　
7.在实际工程中爆破振动的衰减主要决定于介质的阻尼,但也受到临空面、转角等几何边界条件的影响。