浅埋隧道爆破地震对地表路面影响的研究

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无论是山岭微丘隧道还是岩质城市地铁的修建都会涉及到隧道浅埋段的施工和设计都需特殊处理的问题,特别是对于隧道附近有重要的地表建筑物或构筑物的情况更需要特殊处理,所以对于浅埋隧道爆破地震效应对地表结构物的影响以及对其所引起的灾害控制的研究就显得尤为重要。本文以位于四川省叙永县震东乡西湖村境内的仙人洞隧道为工程背景,隧道出口浅埋段位于321国道下方斜坡处,穿越部分民房聚集区。通过分析隧道现场的工程地质条件以及场地条件,结合《爆破安全规程》的要求同时考虑施工的安全高效的要求,分别设计了两种不同的隧道爆破掘进开挖施工方案。同时在隧道的出口浅埋段进行了几十次爆破振动测试,测试结果分析表明大部分地表振动速度都满足《爆破安全规程》的要求。通过分析现场测试数据,进行了隧道爆破掌子面推进过程中有无高差变化以及爆破地震波向测点传播过程中无隧道空洞情况的四种工况的振动数据分析,可以得出各种工况下的振动速度的变化规律。仅考虑隧道已开挖空洞影响时,当爆破地震波传播过程无隧道空洞存在时,振速随着距离减小呈现出逐渐增大的趋势;当爆破地震波传播过程无隧道空洞存在时,振速随着距离的增大呈现出先增大再减小的趋势。考虑隧道已开挖空洞和地表高程差的共同影响时,当爆破地震波传播过程无隧道空洞存在时,遵循随着爆心距的减小振动速度增大的经验规律;而当爆破地震波传播过程有隧道空洞存在时,振动速度与爆心距的关系大致成正弦函数关系。在浅埋隧道爆破掘进时,爆炸荷载作用下道路安全的标准在《爆破安全规程》并未给出明确要求。所以本文对爆破地震波以不同角度入射路面进行了引起其破坏的极限振速的推导,并且以C30混泥土路面进行了算例分析得出结论:爆破地震波中S波对路面的影响大于P波对于路面的影响;弹性波对路面动力作用下,不致引起C30混凝土路面受到损伤的振动速度安全控制标准为14.42cm/s。
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