【摘 要】
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在高速铁路建设过程中经常会出现在既有高铁隧道旁新建一条隧道或两条平行隧道并行开挖的情况,新建隧道爆破开挖容易导致邻近既有隧道产生振动危害进而影响既有隧道的安全性。如何控制爆破振动使新建隧道既能满足既有高速铁路隧道安全性的要求,又满足经济、快速修建,是目前高铁隧道建设的重点。本文依托贵南铁路都匀段新都匀一、二号隧道,新芭蕉冲一、二号隧道,四条单洞双线高速铁路隧道,利用现场试验数据、统计学与最优化理论
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在高速铁路建设过程中经常会出现在既有高铁隧道旁新建一条隧道或两条平行隧道并行开挖的情况,新建隧道爆破开挖容易导致邻近既有隧道产生振动危害进而影响既有隧道的安全性。如何控制爆破振动使新建隧道既能满足既有高速铁路隧道安全性的要求,又满足经济、快速修建,是目前高铁隧道建设的重点。本文依托贵南铁路都匀段新都匀一、二号隧道,新芭蕉冲一、二号隧道,四条单洞双线高速铁路隧道,利用现场试验数据、统计学与最优化理论、数值模拟及理论分析等方法,开展近接运营高铁隧道爆破振动模型及新建隧道钻爆技术研究,主要研究内容及成果如下:(1)基于现场爆破振动测试数据,建立了基于萨道夫斯基公式拟合、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、基于粒子群算法最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)和基于灰狼算法最小二乘支持向量机(GWO-LSSVM)这5种爆破振动速度预测模型,研究既有隧道衬砌结构在近接隧道爆破施工作用下的振动响应,从中找出一套切实可行的既有隧道爆破振动响应预测模型,为今后类似工程在施工前先进行爆破振动预测,再选取合理可行的爆破方案和控制爆破措施提供理论依据。(2)通过对萨道夫斯基公式拟合、SVM、LSSVM、PSO-LSSVM和GWOLSSVM这5种预测模型的预测结果进行对比,GWO-LSSVM预测模型在问题的收敛速度、求解精度和泛化能力方面最佳,用于指导隧道爆破施工。(3)基于《铁路工程爆破振动安全技术规程》和《爆破安全规程》,确定新建隧道钻爆法施工对既有高速铁路隧道衬砌及接触网支柱的爆破振动安全控制标准为:质点最大振动速度小于5cm/s为既有高速铁路隧道衬砌结构爆破振动安全允许值,质点最大振动速度小于4cm/s为既有高速铁路隧道接触网支柱基座爆破振动安全允许值。(4)依托贵州省都匀市贵南铁路中四条近接既有运营高铁隧道的新建隧道工程,利用数值模拟研究在间距分别为25m、30m、40m和60m情况下,新建隧道爆破施工对既有高速铁路隧道衬砌结构及接触网支柱振动影响,研究分析了采用台阶法上下台阶施工时不同隧道间距下的既有隧道爆破振动响应,研究电子雷管微差爆破减振技术在近接隧道施工中的应用。研究成果对运营高铁隧道旁新建隧道钻爆技术提供参考。(5)使用PSO-LSSVM和GWO-LSSVM爆破振动速度预测模型对数值模拟结果进行对比分析,得出两种模型爆破振动速度预测值的相对误差平均值为12.95%和11.99%,说明在隧道爆破施工过程中,PSO-LSSSVM和GWO-LSSSVM预测模型具有较高的准确性,在爆破振动速度预测研究方面具有重要的参考意义。
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