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摘要:随着经济的迅速发展,交通运输量不断增加,地下空间的开发利用变得越来越重要。在现有隧道附近修建新的隧道不仅可以提高运输能力,而且可以减少建设投资。然而,由于工程地形和地质条件的影响,新建隧道与现有隧道之间的距离往往相对较小,所以容易出现问题。本文以小瓢沟隧道工程为依托,研究了现有隧道爆破对新隧道的爆破振动响应。通过ANSYS/LSDYNA有限元软件,并结合小瓢沟隧道的具体工程情况,进行相关研究分析。
关键词:小净距;既有隧道;爆破
1 工程介绍
改建铁路西安至安康增建二线XKS1标工程小瓢沟二号隧道,新建隧道与现有大瓢沟为小净距隧道,该隧道的初始里程为DK79+993,隧道的最终里程是DK80+570,隧道全长约为577m。
2 模型的建立
本章基于ANSYS/LSDYNA有限元程序,有限元模型的大小取为65m×42m×35m,整体有限元的模型如图1所示。模型的六个边界均应用无反射边界,模型底部应用三个方向的约束。在有限元模型中,围岩为solid181 solid element,衬砌采用shell163 shell element。
3 模拟结果分析
为了确定新建隧道爆破施工时,现有隧道监测点的合理布置,本文以隧道里程DK80+354爆破面为例,进行了相关数值的模拟。隧道里程DK80+354处两隧道净距约为10m。
图2显示了现有隧道的关键节点的位置。现有研究表明,新建隧道爆破时,既有线路迎爆侧的振动响应远大于背爆侧,而隧道迎爆侧直墙段处的振动强度大于其他位置。其中,关键节点3距离地面1.2m,关键节点4距离地面1.8m,关键节点5距离地面2.4m,关键节点6距离地面4.8m,关键节点8、9与关键节点6、5关于隧道中心线对称布置。
图3为新建的隧道爆破开挖时现有线里程DK80+354处洞周对应关键节点的振速时程曲线。图3中现有隧道关键测点的振速峰值绘制在图4中,得到了DK80+354里程处的现有隧道洞周振速峰值的变化趋势图。
从图3和图4分析可以看出,现有隧道的迎爆侧关键节点3处的振速最大,关键节点6处的振速其次,关键节点4处的振速比节点3处和节点6处的振速略小。在现有隧道的背爆侧,节点10处的振动速度是最大的,节点8处和节点9处振动速度相近。拱顶节点7处比拱底节点1处的振速略大,且两者的振速都大于背爆侧节点的振动速度。
4 结论
现有隧道迎爆侧的振动速度明显大于背爆侧的振动速度。在爆破开挖面,迎爆侧离地面约1.2m处振动速度最大,离地面约1.8m处振动速度其次。
参考文献:
[1]姚勇,何川.并设小净距隧道爆破振动响应分析及控爆措施研究[J].岩土力学,2009,30(9):28152822.
[2]葉培旭,杨新安,凌保林,等.近距离交叉隧洞爆破对既有隧道的振动影响[J].岩土力学,2011,32(2):537541.
[3]刘玉山,陈建平.大轩岭小净距隧道爆破振动监测与分析[J].爆破,2008,25(2):9294.
作者简介:李萍萍(1985),女,汉族,江苏连云港人,硕士,讲师,主要从事力学与结构工作。
关键词:小净距;既有隧道;爆破
1 工程介绍
改建铁路西安至安康增建二线XKS1标工程小瓢沟二号隧道,新建隧道与现有大瓢沟为小净距隧道,该隧道的初始里程为DK79+993,隧道的最终里程是DK80+570,隧道全长约为577m。
2 模型的建立
本章基于ANSYS/LSDYNA有限元程序,有限元模型的大小取为65m×42m×35m,整体有限元的模型如图1所示。模型的六个边界均应用无反射边界,模型底部应用三个方向的约束。在有限元模型中,围岩为solid181 solid element,衬砌采用shell163 shell element。
3 模拟结果分析
为了确定新建隧道爆破施工时,现有隧道监测点的合理布置,本文以隧道里程DK80+354爆破面为例,进行了相关数值的模拟。隧道里程DK80+354处两隧道净距约为10m。
图2显示了现有隧道的关键节点的位置。现有研究表明,新建隧道爆破时,既有线路迎爆侧的振动响应远大于背爆侧,而隧道迎爆侧直墙段处的振动强度大于其他位置。其中,关键节点3距离地面1.2m,关键节点4距离地面1.8m,关键节点5距离地面2.4m,关键节点6距离地面4.8m,关键节点8、9与关键节点6、5关于隧道中心线对称布置。
图3为新建的隧道爆破开挖时现有线里程DK80+354处洞周对应关键节点的振速时程曲线。图3中现有隧道关键测点的振速峰值绘制在图4中,得到了DK80+354里程处的现有隧道洞周振速峰值的变化趋势图。
从图3和图4分析可以看出,现有隧道的迎爆侧关键节点3处的振速最大,关键节点6处的振速其次,关键节点4处的振速比节点3处和节点6处的振速略小。在现有隧道的背爆侧,节点10处的振动速度是最大的,节点8处和节点9处振动速度相近。拱顶节点7处比拱底节点1处的振速略大,且两者的振速都大于背爆侧节点的振动速度。
4 结论
现有隧道迎爆侧的振动速度明显大于背爆侧的振动速度。在爆破开挖面,迎爆侧离地面约1.2m处振动速度最大,离地面约1.8m处振动速度其次。
参考文献:
[1]姚勇,何川.并设小净距隧道爆破振动响应分析及控爆措施研究[J].岩土力学,2009,30(9):28152822.
[2]葉培旭,杨新安,凌保林,等.近距离交叉隧洞爆破对既有隧道的振动影响[J].岩土力学,2011,32(2):537541.
[3]刘玉山,陈建平.大轩岭小净距隧道爆破振动监测与分析[J].爆破,2008,25(2):9294.
作者简介:李萍萍(1985),女,汉族,江苏连云港人,硕士,讲师,主要从事力学与结构工作。