新建隧道爆破对临近隧道振动特性的影响研究

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.11.015

中国安全科学学报 ›› 2019, Vol. 29 ›› Issue (11): 89-95.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.11.015

新建隧道爆破对临近隧道振动特性的影响研究

吴波^1,2 教授, 兰扬斌^1,2, 杨建新³ 教授级高工, 韩亚龙³, 庞晓瑜³

1 广西大学土木建筑工程学院,广西南宁 530004;
2 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室,广西南宁 530004;
3 中铁十局集团第五工程有限公司,江苏苏州 215011

收稿日期:2019-08-19 修回日期:2019-10-18 发布日期:2020-10-30
作者简介:吴波 (1971—),男,四川阆中人,博士,教授,主要从事隧道及地下工程方面的教学与研究工作。E-mail: 813792833@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目资助(51678164, 51478118);广西特聘专家专项资金(20161103);广西自然科学基金资助(2018GXNSFDA138009)。

Influence of new tunnel blasting on vibration characteristics of adjacent existing tunnel

WU Bo^1,2, LAN Yangbin^1,2, YANG Jianxin³, HAN Yalong³, PANG Xiaoyu³

1 College of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning Guangxi 530004, China;
2 Key Laboratory of Disaster Prevention and Structural Safety of Ministry of Education, Guangxi University, Nanning Guangxi 530004, China;
3 The Fifth Engineering Co., Ltd. of China Railway 10^th Bureau Group, Suzhou Jiangsu 215011, China

Received:2019-08-19 Revised:2019-10-18 Published:2020-10-30

摘要/Abstract

摘要： 为保证既有杭深铁路在临近隧道爆破施工时的安全运营,考虑既有运营隧道衬砌的支护作用,结合现场监测和数值模拟的方法,研究既有运营隧道衬砌在临近新建隧道爆破动力荷载作用下的振动特性及应力分布特征,采用FLAC^3D数值模拟隧道爆破对既有运营隧道的影响,同时简要评估现场所用爆破方案的安全性,并给出相应的控爆措施。结果表明:新建隧道爆破施工时,既有运营隧道衬砌迎爆侧拱腰处的振速相对拱脚处较大,且拱腰处径向振速较大;新建隧道工作面后方已成洞区对应的既有运营隧道衬砌振速相对未成洞区较大;爆破荷载作用下运营隧道拱腰处衬砌应力值最大;爆破会对运行中的列车产生影响,应减小开挖进尺或选择在列车停运时段施工。

关键词: 既有隧道, 爆破施工, 现场监测, 数值模拟, 振动特性

Abstract: In order to ensure safe operation of existing Hangzhou-Shenzhen railway while adjacent tunnels under blasting construction, by using field monitoring and numerical simulation, study was conducted on vibration characteristics and stress distribution law of existing tunnel lining under blasting dynamic load of adjacent new tunnel. Then FLAC^3D was adopted to simulate influence of blast on operating tunnels, safety of blasting scheme adopted in the field was briefly evaluated and corresponding explosion control measures were provided. The results show that during blasting construction of new tunnels, vibration velocity of arch waist of existing tunnel lining is larger than that of arch foot, and radial vibration velocity of arch waist is larger than that of other directions. Lining stress comes to maximum at arch waist of operating tunnels under blasting load and blasting will have an impact on running trains, so footage excavation shall be reduced or construction shall be carried out in periods when trains are not in operation.

Key words: existing tunnel, blasting construction, site monitoring, numerical simulation, vibration characteristics

中图分类号:

X932

吴波, 兰扬斌, 杨建新, 韩亚龙, 庞晓瑜. 新建隧道爆破对临近隧道振动特性的影响研究[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(11): 89-95.

WU Bo, LAN Yangbin, YANG Jianxin, HAN Yalong, PANG Xiaoyu. Influence of new tunnel blasting on vibration characteristics of adjacent existing tunnel[J]. China Safety Science Journal, 2019, 29(11): 89-95.

参考文献

[1] 林发展. 上跨既有线的铁路隧道爆破施工振动测试与拟合分析[J]. 路基工程, 2017(4): 221-225.
LIN Fazhan. Vibration test and fitting analysis for the blasting construction of over-crossing existing line railway tunnel[J]. Subgrade Engineering, 2017(4): 221-225.
[2] 温廷新, 陈晓宇, 刘天宇, 等. 基于优化IGA-ELM模型的爆破振动特征参量预测研究[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(11): 37-42.
WEN Tingxin, CHEN Xiaoyu, LIU Tianyu, et al. Predicting research on characteristic parameters of blast-induced vibration based on optimized IGA-ELM model[J]. China Safety Science Journal, 2017, 27(11): 37-42.
[3] 张庆松, 李利平, 李术才, 等. 小间距隧道爆破动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2008, 29(10):2 655-2 660,2 666.
ZHANG Qinsong, LI Liping, LI Shucai, et al. Experimental study of blasting dynamic vibration of closely adjacent tunnels[J]. Rock and Soil Mechanics, 2008, 29(10):2 655-2 660,2 666.
[4] 邵东辉, 费鸿禄, 杨朝阳, 等. 新建隧道爆破对既有隧道影响的数值模拟分析[J]. 工程爆破, 2017, 23(5):67-70,80.
SHAO Donghui, FEI Honglu, YANG Chaoyang, et al. Numerical simulation analysis of influence of new tunnel blasting on existing tunnel[J]. Engineering Blasting, 2017, 23(5):67-70,80.
[5] 叶培旭, 杨新安, 凌保林, 等. 近距离交叉隧洞爆破对既有隧道的振动影响[J]. 岩土力学, 2011, 32(2): 537-541.
YE Peixu, YANG Xin'an, LING Baolin, et al. Vibration effects on existing tunnel induced by blasting of an adjacent cross tunnel [J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(2): 537-541.
[6] 朱正国,孙明路,朱永全,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, 2012, 33(12):3 747-3 752,3 759.
ZHU Zhengguo, SUN Minglu, ZHU Yongquan, et al. Field monitoring on blasting vibration and dynamic response of ultra-small spacing tunnels[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(12):3 747-3 752,3 759.
[7] GB 6722—2014,爆破安全规程[S].
GB 6722-2014,Safety regulations for blasting[S].
[8] 王祥秋,周岳峰,周治国. 爆破冲击荷载下隧道振动特性与安全性评价研究[J]. 中国安全科学学报,2010, 20(11): 134-138.
WANG Xiangqiu, ZHOU Yuefeng, ZHOU Zhiguo. Study on vibration property of tunnel under blasting load and its safety assessment[J]. China Safety Science Journal,2010, 20(11): 134-138.
[9] 陈育民, 徐鼎平. FLAC/FLAC^3D基础与工程实例(第2版)[M]. 北京:中国水利水电出版社, 2013:190-192.
[10] 刘国华, 王振宇. 爆破荷载作用下隧道的动态响应与抗爆分析[J]. 浙江大学学报:工学版, 2004, 38(2): 77-82.
LIU Guohua, WANG Zhenyu. Dynamic response and blast-resistance analysis of a tunnel subjected to blast loading[J]. Journal of Zhejiang University:Engineering Science, 2004, 38(2): 77-82.
[11] 时亚昕,王明年,李强. 爆破振动对双连拱隧道中墙的影响分析[J]. 岩土力学, 2007, 28(6): 1 275-1 279.
SHI Yaxin, WANG Mingnian, LI Qiang. Influence of blasting vibration on middle wall of double arch tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics, 2007, 28(6): 1 275-1 279.
[12] 曹孝君,张继春,吕和林,等. 浅埋隧道掘进爆破地表震动效应数值模拟[J]. 西南交通大学学报, 2006, 41(6): 680-684.
CAO Xiaojun, ZHANG Jichun, LYU Helin, et al. Numerical simulation of ground vibration effects in shallow tunneling blasting[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2006, 41(6): 680-684.
[13] 石洪超, 丁宁, 张继春. 爆破动力作用下小净距隧道围岩振动效应分析[J]. 爆破, 2008, 25(1): 74-78.
SHI Hongchao, DING Ning, ZHANG Jichun. Analysis of surrounding rock vibration effect of small spacing tunnel under blasting dynamic action[J]. Blasting, 2008, 25(1): 74-78.
[14] 李云鹏,艾传志,韩常领,等. 小间距隧道爆破开挖动力效应数值模拟研究[J]. 爆炸与冲击, 2007, 27(1): 75-81.
LI Yunpeng, AI Chuanzhi, HAN Changling, et al. Study on dynamics effect caused by blasting construction by numerical simulation for tunnels with small spacing[J]. Explosion and Shock Waves, 2007, 27(1): 75-81.
[15] 毕继红,钟建辉. 邻近隧道爆破震动对既有隧道影响的研究[J]. 工程爆破, 2014, 10(4): 69-73.
BI Jihong, ZHONG Jianhui. Study on influence of blasting vibration from excavation of a new tunnel on existed tunnel[J]. Engineering Blasting, 2004, 10(4): 69-73.

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Influence of new tunnel blasting on vibration characteristics of adjacent existing tunnel

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[1]	李刚, 刘海振, 杨庆贺, 牛伟锋. 带压开采煤层底板破坏特征与突水风险分析[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(5): 68-76.
[2]	郑艾辰, 向晋扬, 黄锋, 金成昊, 刘星辰. 空洞对隧道结构安全影响试验与模拟[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(5): 119-126.
[3]	游波, 毛聪, 施式亮, 刘何清, 鲁义, 李敏. 矿用通风服微空间环境变化特征研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(5): 185-193.
[4]	冯巩, 夏元友, 王智德, 严敏嘉. 基于位移信息融合的露天矿边坡动态预警方法[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 116-122.
[5]	鲁义, 杨帆, 刘欢, 陈健, 王金鹏, 李文辉. 气凝胶消防救援服内衬的热阻计算^*[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(1): 201-207.
[6]	张钧祥, 刘彦伟, 任培良, 韩红凯, 左伟芹. 基于蠕变效应的穿层钻孔封孔参数优化与试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(7): 97-104.
[7]	丁厚成, 连志虚, 邓权龙, 蒋仲安, 杨利炜, 葛梦圆. 振弦栅与高压喷雾协同作用下除尘特性研究^*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(6): 106-112.
[8]	荆德吉, 贾鑫, 张天, 孟祥曦, 马明星, 王志恒. 落煤过程中涡旋吹吸式除尘技术数值模拟及试验[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(6): 121-127.
[9]	朱豪豪, 郭海林, ZHUMAKELDI A. 外力作用下管道内表面缺陷处裂纹扩展研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(3): 66-72.
[10]	姜学鹏, 陈欣格, 郭昆. 侧部点式排烟隧道火灾临界风速研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(3): 105-111.
[11]	王亮, 孙毅民, 褚鹏, 赵伟, 邹双英. 基于时空分布特征的煤层瓦斯测压准确性研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(2): 40-47.
[12]	张萌, 刘宏磊, 乔文光, 高勋. 排土场稳定性影响因素显著性研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(2): 69-75.
[13]	曲国娜, 李红健, 贾廷贵, 强倩, 王来贵. 煤堆自燃特征的试验研究与数值模拟^*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(12): 69-77.
[14]	荆德吉, 魏德宁, 马明星, 张天, 孟祥曦, 任帅帅. 胶带运输巷粉尘运移及气动喷雾降尘技术^*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(11): 93-99.
[15]	崔村燕, 柳宁远, 段永胜, 同江. 长贮库房内偏二甲肼扩散浓度快速估算方法[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(1): 109-115.