特长隧道竖井交叉段爆破施工安全振速研究

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随着国民经济的提高,隧道的修建数量增加,特长隧道的修建数量也逐渐增多,在特长隧道修建工程中,需要增加竖井和联络通道,给隧道带来通风以及加大工作平面。当对主隧道进行爆破开挖时,主隧道与竖井交叉段是受力突变的部分,所以,研究爆破荷载作用下,隧道与竖井交叉段的围岩和初期支护结构的安全性有重要的理论意义与实际意义。
  本文以山区某特长公路隧道1号竖井附近段作为依托工程,通过MIDAS/GTS NX对主隧道与竖井交叉段或与联络通道交叉段的围岩和初期支护进行爆破作用的最大振速与应力分析,主要研究内容与成果如下:
  (1)根据现场监测的数据,拟合出质点爆破振速公式,求解得出振动衰减系数α和场地系数K,为后续的爆破模拟提供依据;
  (2)通过有限元软件,建立了开挖进尺为0.5m,1m,1.5m,2m的四种模型,分析了主隧道与竖井交界面或与联络通道与竖井交界面的振速与应力分布规律。结果表明:随着开挖进尺的增加,隧道围岩的振速与应力逐渐增大,合理的安全开挖进尺宜选用1m;
  (3)建立了喷层厚度为60mm,90mm,120mm,150mm,180mm的初期支护结构模型,分析了主隧道与竖井交叉段的初期支护结构的最大振速与应力分布规律。结果表明:随着喷层厚度的增加,交叉段初期支护结构的最大振速与应力逐渐降低,建议合理喷层厚度为150mm;
  (4)建立了混凝土龄期为1d,3d,5d,7d,14d,28d的初期支护结构模型,分析了主隧道与竖井交叉段的初期支护结构的最大振速与应力分布规律。结果表明:在龄期少于14d时,交叉段初期支护结构会受到不同程度破坏,建议初支混凝土添加早凝剂,缩短循环爆破时间。
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