硬质岩地层新建隧道近接既有隧道爆破动力响应及影响分区研究
随着我国交通强国战略的实施，在大型交通枢纽附近通常会出现一系列近接隧道工程，为了绝对保障既有运营线路的安全，此类近接隧道往往要求采用非爆破开挖方法或者严格限制爆破振速，但单纯的采用机械开挖或者严格限制爆破振速将会造成工程的严重滞后，在硬质岩地层中甚至出现无法掘进的窘况。鉴于此，本文以福厦客专进岛上、下行联络线——新大帽山1号、2号隧道下穿既有新刘塘1号隧道为工程依托，从能量法的角度出发，结合混凝土材料特性以及岩石的破坏准则，综合运用理论分析、数值计算、室内试验以及现场试验等研究方法，对硬质岩地层近接隧道爆破振动响应及影响分区进行研究，主要研究成果如下： （1）基于能量原理对爆破地震波作用下混凝土衬砌结构的能量输入、转换以及释放过程进行深入研究，提出了利用峰值动能的两倍来代替最大弹性应变能的理论成果，简称“两倍峰值动能法”，并通过数值计算验证了该理论成果的正确性。结合混凝土材料特性，提出了混凝土在不损伤以及不破坏两种情况下的爆破振动安全判据。 （2）以“两倍峰值动能法”为理论基础，根据不同型号混凝土的抗拉强度设计值，通过公式计算得到适用于工程判断的不同型号混凝土的爆破振速控制阈值。 （3）根据所给出的不同型号混凝土的爆破振速控制阈值，本文给出了适用于依托工程的爆破振动影响分区标准，分为强影响区、弱影响区、无影响区三类，并对依托工程进行影响分区，确定依托工程属于弱影响区范围，并计算了不同药量下的单线铁路隧道爆破振动影响分区，最终得到硬质岩地层中单线铁路隧道爆破振动影响分区。 （4）通过岩石力学试验得到现场岩体的物理力学参数，对依托工程的爆破振动响应规律进行研究，研究表明，新建隧道爆破对未开挖段上方的既有隧道影响较大，已开挖段上方既有隧道的振速衰减比未开完段慢，研究成果对现场的施工与监测具有指导意义。 （5）在新大帽山1号隧道上方对“单孔单响控制爆破+减震孔”和“单孔单响控制爆破+绳锯掏槽”两种减震工法进行现场试验，获得两种工法的减震效率以及爆破参数，研究成果可用于新大帽山1号隧道、新大帽山2号隧道下穿既有新刘塘1号隧道工程中。
硬质岩地层;隧道爆破;振动响应;能量原理;两倍峰值动能法
西南交通大学
硕士
桥梁与隧道工程
张俊儒
2022
中文
U455.6
2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）