论文部分内容阅读
近年来,近距下穿城区建筑群的隧道工程越来越多,当采用钻爆法施工时,爆破振动经常会对上部建筑物造成局部损伤。本文依托成渝客运专线重庆新红岩隧道工程,针对隧道上部山坡典型二层砌体楼房进行研究,主要成果如下:1.研究了隧道爆破引起的山坡浅埋侧和深埋侧的爆破振动特征,阐述了基于监测数据分析的爆破振动安全评价方法。隧道爆破引起的山坡浅埋侧和深埋侧的竖向或水平振速的大小取决于爆心距和应力波与竖直方向的夹角2个因素;山坡的深埋侧地表振速较小、频率较低,而浅埋侧地表振速较大、频率较高,需要综合比较两侧的主频和振速评价建筑物的振动安全性。2.进行了隧道爆破振动激励的典型二层砌体楼房OMA模态试验,采用增强的频域分解法和随机子空间法研究了二层砌体楼房的模态参数(固有频率、振型和阻尼);根据OMA模态试验结果建立了砌体楼房结构模型,研究了砌体楼房低阶整体模态和高阶局部模态下的动力特性。二层砌体楼房1-5阶固有频率为8.80~24.99Hz,振型表现为整体均匀变形;6-20阶固有频率为26.10~36.34Hz,振型表现为薄弱的局部构件振动较大;薄弱墙体和突出部位2类典型局部构件的1-10阶固有频率为5.09-157.55Hz,局部构件的固有频率显著高于楼房整体,隧道爆破振动引起的是建筑物局部构件较强的动力反应。3.研究了隧道爆破作用下典型二层砌体楼房结构的动力反应,揭示了隧道爆破作用下楼房的振速特征、位移特征、混凝土和砖墙构件的应力分布及变化规律。砌体楼房局部构件的振速和位移幅值显著大于整体;隧道爆破作用下楼房的动力反应主要受瞬时产生的高应力控制,而不是位移;随着峰值振速增加,结构应力随之增大,随着振动主频增大,结构应力随之降低;当爆破振动主频远离建筑物的低阶整体固有频率时,可以只考虑竖向振动影响,忽略水平振动影响。4.研究了隧道爆破作用下砌体楼房的损伤机理和开裂部位,提出了爆破振动下砌体楼房的损伤鉴定和评估方法。砌体楼房的局部构件受隧道爆破振动影响较大,当峰值振速较大引起局部构件上应力水平较高时,可能发生损伤导致开裂;此外,角部应力集中部位、砖墙与混凝土接触部位和预制楼板接缝在隧道爆破振动下也容易产生开裂。5.提出了电子雷管实现单孔间隔起爆的延时计算方法,研究了电子雷管单孔间隔起爆降低峰值振速和提高振动主频的原理。电子雷管实现单孔间隔起爆的延时需要不小于单孔岩石破碎和抛掷位移为10cm的总时间,其峰值振速低于段药量起爆,主频高于段药量起爆,并且分别接近于单孔药量起爆的振速和主频。