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城市地铁浅埋隧道爆破振动及空气冲击波传播规律探索

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英文摘要

1 绪论

1.1 隧道施工工法

1.2 浅埋隧道的定义

1.3 浅埋暗挖技术简介

1.4 大连地铁浅埋隧道爆破特点

1.5 爆破安全管理及评价

1.5.1 爆破振动安全评价

1.5.2 国外爆破振动安全标准

1.5.3 国内建筑物爆破振动安全标准和判据

1.5.4 大连地铁爆破振动安全标准和判据

1.6 浅埋隧道的空洞效应

1.7 研究内容及选题意义

2 浅埋隧道爆破地震波衰减规律研究方法

2.1 爆破测试的意义及方法

2.2 分量速度与合速度选择

2.3 爆破振动衰减公式

2.4 测试数据的回归分析法

2.5 爆破振动频谱分析

2.5.1 傅立叶变换中窗函数的选取

2.5.2 爆破振动谱密度

2.6 爆破反应谱分析

2.6.1 反应谱的数值计算方法

2.7 本章小结

3 不同地质下的浅埋隧道爆破振动衰减规律探索

3.1 实验仪器及测试方法

3.1.1 测振仪的布置及参数设置

3.1.2 炸药品种的选用

3.2 中风化泥灰岩爆破衰减规律探索

3.2.1 地质概况

3.2.2 炮孔布置和掏槽形式

3.2.3 测点布置图

3.2.4 爆破振动速度分析

3.2.5 爆破振动频谱分析

3.2.6 爆破振动功率谱密度分析

3.2.7 爆破位移反应谱分析

3.2.8 爆破衰减曲线

3.3 中风化石灰岩爆破衰减规律探索

3.3.1 地质概况

3.3.2 炮孔布置和掏槽形式

3.3.3 测点布置图

3.3.4 爆破振动速度分析

3.3.5 爆破振动频谱分析

3.3.6 爆破振动功率谱密度分析

3.3.7 爆破位移反应谱分析

3.3.8 爆破衰减曲线

3.3.9 浅埋隧道空洞效应验证

3.4 中、强风化白云质灰岩爆破衰减规律探索

3.4.1 地质概况

3.4.2 炮孔布置和掏槽形式

3.4.3 测点布置图

3.4.4 爆破振动速度分析

3.4.5 爆破振动频谱分析

3.4.6 爆破振动功率谱密度分析

3.4.7 爆破位移反应谱分析

3.4.8 爆破衰减规律

3.5 本章小结

4 浅埋隧道冲击波超压研究方法

4.1 空气冲击波

4.2 爆炸冲击波的危害

4.3 冲击波对人体的伤害

4.4 理想装药条件的冲击波相似律

4.5 巷道内冲击波超压的相似律

4.5.1 国内冲击波相似律

4.5.2 国外冲击波相似律

4.6 本章小结

5 浅埋隧道冲击波超压衰减规律探索

5.1 实验仪器及测试方法

5.1.1 仪器参数设置

5.1.2 仪器布置

5.2 楔形掏槽的冲击波超压衰减规律探索

5.2.1 炮孔布置和掏槽形式

5.2.2 测点布置图

5.2.3 冲击波超压时程图

5.2.4 隧道爆破空气冲击波与振动速度时程对比

5.2.5 隧道爆破冲击波超压频谱图

5.2.6 隧道爆破冲击波噪声

5.2.7 冲击波冲量

5.2.8 冲击波能量逸出系数

5.2.9 冲击波超压安全距离

5.3 直眼掏槽的冲击波超压衰减规律探索

5.3.1 炮孔布置和掏槽形式

5.3.2 测点布置图

5.3.3 冲击波超压时程图

5.3.4 隧道爆破空气冲击波与振动速度时程对比

5.3.5 隧道爆破冲击波超压频谱图

5.3.6 隧道爆破冲击波噪声

5.3.7 冲击波冲量

5.3.8 冲击波能量逸出系数

5.3.9 冲击波超压安全距离

5.4 本章小结

结论

不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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摘要

浅埋隧道爆破对周边建筑物及施工人员造成的影响是修建城市地铁时无法回避的问题。由于复杂地质条件会导致不同的爆破施工方案,就要对不同地质情况下的浅埋隧道爆破振动及井下空气冲击波传播规律进行研究。本文基于大连地铁浅埋隧道爆破施工实践,用不同的方法对不同地质下的爆破振动进行研究。
  在参考大量国内外学者研究成果的基础上,根据实际情况,给出了适用于大连地铁隧道爆破的振动速度安全允许标准,并于中风化泥灰岩、中风化石灰岩及中风化白云质灰岩等地质条件下进行爆破振动测试。实验结果表明,在爆破近区,爆破振动合速度(Vmax)与三向最大速度的合值(VHmax)相差为15%左右,因此采用爆破振动合速度来作为测试参考值是可行的;通过分析大量测试结果表明,浅埋隧道爆破的水平方向的振动主频通常要比垂直方向的低,而建筑物对低频有选择放大的效应,测试时也应注意水平方向的振动,而不是一味的关注垂直方向的振动;通过对爆破振动测试结果进行振动功率谱密度分析可以得出,振动功率谱密度图谱可以清晰的看出爆破在低频下的能量,适用于敏感建筑的爆破设计及测试;并通过实验验证了浅埋隧道存在“空洞效应”;给出了上述三种城市典型地质条件下的萨道夫斯基衰减曲线,可供未来类似工程借鉴。
  通过在隧道内进行爆破空气冲击波超压测试,对井下空气冲击波传播规律进行探索,结果表明:相比于地面爆破振动速度,隧道爆破冲击波超压在雷管小段别下峰值明显,可以用来检验掏槽区域的爆破设计质量;通过对冲击波超压进行噪声分析,结果表明井下爆破空气冲击波超压衰减速度慢并伴随着高分贝的噪声,不同的掏槽方式对冲击波超压值有明显影响;对测试结果进行冲量分析,结果表明冲击波负压绝对值虽然没有超压大,但是由于其作用时间长,导致冲击波负压冲量值与超压冲量值相差不大甚至超过超压冲量,应予以重视;根据测试结果对冲击波衰减曲线进行拟合,给出了不同工况下空气冲击波超压的能量逸出系数并进一步得出不同工况下的冲击波安全允许距离。

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