地应力影响下隧洞边墙的爆破振动安全

朱俊 杨建华 卢文波 陈明 严鹏

朱俊, 杨建华, 卢文波, 陈明, 严鹏. 地应力影响下隧洞边墙的爆破振动安全[J]. 爆炸与冲击, 2014, 34(2): 153-160. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0153-08
引用本文: 朱俊, 杨建华, 卢文波, 陈明, 严鹏. 地应力影响下隧洞边墙的爆破振动安全[J]. 爆炸与冲击, 2014, 34(2): 153-160. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0153-08
Zhu Jun, Yang Jian-hua, Lu Wen-bo, Chen Ming, Yan Peng. Influences of blasting vibration on the sidewall of underground tunnel[J]. Explosion And Shock Waves, 2014, 34(2): 153-160. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0153-08
Citation: Zhu Jun, Yang Jian-hua, Lu Wen-bo, Chen Ming, Yan Peng. Influences of blasting vibration on the sidewall of underground tunnel[J]. Explosion And Shock Waves, 2014, 34(2): 153-160. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0153-08

地应力影响下隧洞边墙的爆破振动安全

doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0153-08
基金项目: 国家杰出青年科学基金项目(51125037);国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB013501);高等学校博士点基金项目(20110141110026);武汉大学博士研究生学术新人提名奖项目(T2011206009)
详细信息
    作者简介:

    朱俊(1987—), 男, 硕士研究生

  • 中图分类号: O383.1; TU443

Influences of blasting vibration on the sidewall of underground tunnel

Funds: Supported bythe National Natural Science Foundationof China (51125037); the National Basic Research Program of China (973 Program) (2011CB013501)
More Information
  • 摘要: 针对地应力条件下的溪洛渡水电站右岸大跨度导流洞的开挖,依托现场的爆破实验参数,结合LS-DYNA软件,进行了隧洞岩体爆破开挖过程围岩的动态响应计算。分别采用峰值质点振动速度和最大拉应力安全判据确定围岩的爆破损伤范围。计算结果表明,隧洞爆破开挖时,最大峰值质点振速和最大拉应力均出现在洞室边墙中部,因此,爆破损伤在洞室边墙部位最严重。通过对洞室边墙中部的峰值振速和最大拉应力的数值拟合,得到了峰值质点振速和最大拉应力的统计关系,并进行了相关性检验,而且根据所得统计关系,结合实际工程围岩动态抗拉强度准则,提出了控制隧洞围岩爆破损伤的临界峰值质点振动速度。
  • 图  1  中层开挖钻爆设计图

    Figure  1.  Blast design of the second layer

    图  2  爆破振动测点布置

    Figure  2.  Layout of monitoring points on site

    图  3  模型数值计算网格

    Figure  3.  Mesh of numerical model

    图  4  洞室周边的峰值振动速度分布

    Figure  4.  Distribution of peak vibration velocity

    图  5  最大拉应力沿洞室轴向衰减规律

    Figure  5.  Attenuation law of maximum tensile stress in axial

    图  6  最大拉应力沿洞室径向衰减规律

    Figure  6.  Attenuation law of maximum tensile stress in radial

    图  7  动应力与耦合应力的数值拟合关系

    Figure  7.  Statistical relationship between dynamic stress and coupling stress

    图  8  动应力与x向振速的数值拟合关系

    Figure  8.  Statistical relationship between dynamic stress and peak particle vibration velocity in xdirection

    表  1  洞室轮廓危险部位最大应力

    Table  1.   Maximum stresses in dangerous area of underground diversion tunnel

    测点动载单独作用动静载共同作用
    σ1/MPaτ/MPaσ1/MPaτ/MPa
    11.540.76-0.4411.29
    28.064.13-2.7810.43
    316.3513.408.8314.20
    46.877.636.3711.08
    510.0512.00-6.1012.85
    619.9314.604.8314.46
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    表  2  不同初始地应力条件下的围岩损伤临界振速

    Table  2.   The critical value of peak particle vibration velocity for damage under different geostresses

    σcru/MPaβ=1.00β=1.67
    vc, p/(cm·s-1)vc, h/(cm·s-1)vc, p/(cm·s-1)vc, h/(cm·s-1)
    010.46~21.3532.42~ 43.6010.46~21.3532.42~ 43.60
    1029.31~61.9783.83~101.6440.68~74.1597.55~116.77
    2020.35~51.2178.35~ 97.5921.40~58.8584.44~103.52
    3010.81~31.7960.06~ 73.9715.86~42.7064.78~ 78.65
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  • [1] 钱七虎.岩石爆炸动力学的若干进展[J].岩石力学与工程学报, 2009, 28(10): 1945-1968. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2009.10.001

    Qian Qi-hu. Some advances in rock blasting dynamics[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2009, 28(10): 1945-1968. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2009.10.001
    [2] Singh P K. Blast vibration damage to underground coal mines from adjacent open-pit blasting[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2002, 39(8): 959-973. doi: 10.1016/S1365-1609(02)00098-9
    [3] Khandelwala M, Singhb T N. Prediction of blast-induced ground vibration using artificial neural network[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2009, 46(7): 1214-1222. doi: 10.1016/j.ijrmms.2009.03.004
    [4] 李新平, 陈俊桦, 李友华, 等.溪洛渡电站地下洞室群爆破地震效应研究[J].岩石力学与工程学报, 2010, 29(3): 494-500. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb201003008

    Li Xin-ping, Chen Jun-hua, Li You-hua, et al. Study of blasting seismic effects of underground chamber group in Xiluodu Hydropower Station[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(3): 494-500. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb201003008
    [5] 夏祥.爆炸荷载作用下岩体损伤特征及安全阈值研究[D].武汉: 中国科学院武汉岩土力学研究所, 2006.
    [6] 夏祥, 李海波, 张大岩, 等.红沿河核电站基岩爆破的控制标准[J].爆炸与冲击, 2010, 30(1): 27-32. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0027-06

    Xia Xiang, Li Hai-bo, Zhang Da-yan, et al. Safety threshold of blasting induced rock vibration for Hongyanhe Nuclear Power Plant[J]. Explosion and Shock Waves, 2010, 30(1): 27-32. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0027-06
    [7] Shin J H, Moon H G, Chae S E. Effect of blast-induced vibration on existing tunnels in soft rocks[J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2011, 26(1): 51-61. doi: 10.1016/j.tust.2010.05.004
    [8] 谭华, 师锋民.溪洛渡水电站右岸导流洞洞室群开挖爆破试验[C]//全国高拱坝及大型地下工程施工技术与装备经验交流会. 2007: 594-601.
    [9] 李攀峰.金沙江溪洛渡水电站坝区地应力场及地下洞室群围岩稳定性数值模拟[M].成都: 成都理工大学, 2001.
    [10] 戴俊.岩石动力学特性与爆破理论[M].北京: 冶金工业出版社, 2002.
    [11] 杨建华, 卢文波, 陈明, 等.岩石爆破开挖诱发振动的等效模拟方法[J].爆炸与冲击, 2012, 32(2): 157-163. doi: 10.3969/j.issn.1001-1455.2012.02.007

    Yang Jian-hua, Lu Wen-bo, Chen Ming, et al. An equivalent simulation method for blasting vibration of surrounding rock[J]. Explosion and Shock Waves, 2012, 32(2): 157-163. doi: 10.3969/j.issn.1001-1455.2012.02.007
    [12] 刘汉东, 姜彤, 黄志全, 等.岩体力学参数优选理论及应用[M].郑州: 黄河水利出版社, 2006.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-23
  • 修回日期:  2013-01-16
  • 刊出日期:  2014-03-25

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