【摘 要】
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近年来,我国交通建设进程不断加快,道路交通网不断加密完善,随之出现的是越来越多的近接工程建设难题。新旧隧道间相遇的概率越来越大,近接条件越来越复杂,有水平并行的,也有立体交叉、重叠的。在既有隧道附近采用矿山法修建隧道时,爆破产生的应力波会对既有隧道的安全和稳定产生一定程度的影响。因此,如何保证新建隧道的顺利施工和减小既有隧道的动力响应一直是学术界和工程界的研究热点与难点问题。本文以义东高速西甑山隧
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近年来,我国交通建设进程不断加快,道路交通网不断加密完善,随之出现的是越来越多的近接工程建设难题。新旧隧道间相遇的概率越来越大,近接条件越来越复杂,有水平并行的,也有立体交叉、重叠的。在既有隧道附近采用矿山法修建隧道时,爆破产生的应力波会对既有隧道的安全和稳定产生一定程度的影响。因此,如何保证新建隧道的顺利施工和减小既有隧道的动力响应一直是学术界和工程界的研究热点与难点问题。本文以义东高速西甑山隧道与杭温高铁梧坞隧道交叉段为工程依托,通过资料调研、理论分析、数值模拟等方法,较为系统深入地研究了新建隧道爆破施工对既有隧道的影响规律及控制措施,主要研究内容及成果如下:(1)基于岩石爆破机理、应力波的传播规律和波动力学理论,建立爆破应力波对既有隧道结构影响的理论模型,对爆破应力波与隧道衬砌结构之间的相互作用进行研究,提出近接隧道爆破振动的影响因素。(2)基于动力强度理论和材料极限强度准则,建立基于隧道衬砌结构安全的爆破振动速度判据式。依照判据式计算结果且参考国内外已有爆破振动判据标准,确立近接隧道在爆破振动下的安全评判方法,提出近接隧道爆破振动影响分区标准。(3)结合西甑山大断面双线公路隧道工程,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立不同围岩级别(Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级)、不同净距(5m、10m、15m、20m)的计算模型,探究先行洞衬砌结构在后行洞爆破施工下的动力响应规律,基于爆破振动安全性评判标准和隧道衬砌结构的振速、应力分布特征,提出先行洞基于围岩级别和隧道净距的爆破振动影响分区。(4)结合梧坞高铁隧道上跨西甑山公路隧道工程,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立不同爆破位置的计算模型,对交叉段隧道开挖爆破进行全过程模拟,分析既有公路隧道衬砌结构在横断面及轴向的动力响应特性,揭示高铁隧道近距上跨公路隧道时的爆破振动影响规律,提出既有公路隧道基于新建隧道开挖工作面距交叉段中心距离的爆破振动影响分区。(5)针对新旧隧道近接过程中的重点影响区域,本文研究了减振干扰孔对爆破振动效应的影响,分析不同减振孔直径、间距、位置、排数条件下,岩体质点振速及减振效率的变化规律,建立减振孔隔振效果与其具体参数间的关系式。同时将减振孔应用于西甑山公路隧道小净距段,证实了其具有良好的降振效果,能为实际工程提供一定的科学指导。
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