层理影响下隧道衬砌爆破振动响应特性及安全判据

作     者：吕加兵 陶铁军 邱贤阳 段武全 

作者机构：贵州大学矿业学院 贵州大学土木工程学院 中南大学资源与安全工程学院 中铁贵州工程有限公司 

出 版 物：《工程爆破》 (Engineering Blasting)

年 卷 期：2024年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金地区科学基金项目(52064008) 贵州省高层次创新型人才(百层次)(黔科合平台人才-GCC004-1) 贵州省科技计划项目(黔科合支撑一般120) 贵州省科技计划项目(黔科合支撑一般358) 

主　　题：爆破振动 层理 隧道衬砌 安全判据 

摘      要：隧道钻爆法施工过程中，明晰爆破能量的传播规律是量化支护结构振动控制的前提，而层理是影响爆破能量传播的重要影响因素。本文为探究层理影响隧道爆破初始能量传播后支护结构振动响应特性，以巴岳山隧道为背景，采用LS-DYNA建立三维数值模型，结合现场振速监测，研究了隧道掌子面区域含层理情况下的衬砌振速特征，明确了二衬振速的安全阈值与安全距离。研究结果表明：在距掌子面2 m范围内，层理隧道的初支振速较无层理隧道大，原因在于层理的存在使得爆炸应力波形成多次反射，在一定区域内造成能量的往复作用，致使支护结构振动较大；在距掌子面2 m范围外，层理隧道的振速衰减较无层理隧道快；斜交于层理方向的振速受层理影响较大，平行于层理方向的振速受层理影响较小；隧道二衬峰值振速和峰值拉应力均出现在左侧拱腰处；隧道衬砌的安全振速阈值为14 cm/s，二衬结构的安全距离为34 m。