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现代隧道技术 2023, Vol. 60 Issue (3) :146-155    DOI:
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小净距交叠隧道掏槽爆破动力响应研究
(1.西南交通大学土木工程学院,成都 610031;2.西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都 610031;3.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300192;4.四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司,成都 610200)
Study on Dynamic Response in Cut Blasting in Closely-spaced Overlapping Tunnels
(1. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031; 2. Faculty of Geosciences and Environmental Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031; 3. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety,Tianjin University, Tianjin 300192; 4. Highway Tunnel Branch of Sichuan Road & Bridge (Group) Corporation Ltd., Chengdu 610200)
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摘要 以四川巴中东华山隧道爆破开挖为工程背景,基于动力有限元软件LS-DYNA程序,采用不耦合装药方式及流固耦合计算方法分析既有隧道衬砌结构的速度场与应力场分布特性,并结合监测数据验证数值计算结果的正确性。在此基础上,针对掏槽孔角度对隧道爆破开挖动力响应的影响,从15°~75°设置了6组工况,研究既有隧道衬砌的动力响应规律。结果表明:既有隧道衬砌的竖向振速最大,可以竖向振速峰值表征结构最大振动特性;既有隧道最大竖向振速位于爆破掌子面后方,最不利截面的最大竖向振速出现在拱底位置;最大主应力峰值主要分布在拱底和左右拱脚处,在左拱脚处产生最大拉应力;掏槽孔与掌子面的夹角越大,爆破产生的振动速度和最大主应力峰值越大,且两者存在明显线性关系。监测点位应重点布置于爆破掌子面后方衬砌的拱底和拱脚处,可通过减小掏槽孔角度达到减弱振动响应的效果;针对依托隧道的地层条件与空间特性,既有隧道衬砌的振速安全阈值为18.17 cm/s。
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袁 冉 1 李俊晖 1 楚泽元 2 张 睿 3 罗春雨 4
关键词交叠隧道   掏槽爆破   振速峰值   应力分布   掏槽孔布置角度   动力响应   振速安全阈值     
Abstract: In the study on blasting excavation of the Donghuashan Tunnel in Bazhong, Sichuan, the velocity field and stress field distribution characteristics of lining structure of existing tunnel have been analyzed by using the dynamic finite element software LS-DYNA, the decoupled charging method and the fluid-structure interaction calculation method, and the correctness of the calculation result has been verified by using the monitoring data. On this basis and in view of how the angle of cut hole will affect the dynamic response in blasting excavation of tunnel, 6 sets of cases have been established in the range of 15°~75°, to investigate the law of dynamic response of existing tunnel lining. As the results suggest, the vertical vibration velocity of existing tunnel lining is the greatest of all vibration velocities, and the vertical peak vibration velocity is used to represent the maximum structural vibration characteristic; the maximum vertical vibration velocity of existing tunnel occurs behind the blasting face, and the maximum vertical vibration velocity of the least favorable cross-section appears at the arch bottom; the maximum principal stress peak is mainly present at the arch bottom and the left and right arch feet, and the maximum tensile stress appears at the left arch foot; greater included angle between cut hole and tunnel face means greater vibration velocity and greater maximum principal stress peak generated by the blasting, and there is a clear linear relation between the two parameters. The monitoring points should preferably be set at the arch bottom and foot of the lining behind the blasting face, and the vibration response can be abated by decreasing the angle of cut hole. Based on the stratum conditions and spatial characteristics of the tunnel of interest, the vibration velocity safety threshold of existing tunnel lining is 18.17 cm/s.
KeywordsOverlapping tunnels,   Cut blasting,   Peak vibration velocity,   Stress distribution,   Cut hole angle,   Dynamic response,   Vibration velocity safety threshold     
基金资助:四川省科技厅资助项目(2021YFH0037,2022NSFSC0407);中国博士后科学基金资助项目(2021M702718).
作者简介: 袁 冉(1987-),女,博士,副教授,主要从事岩土工程、地下工程方面的研究工作,E-mail:yuanran88516@126.com. 通讯作者:罗春雨(1978-),男,正高级工程师,主要从事复杂地质隧道施工工作,E-mail:39792138@qq.com
引用本文:   
袁 冉 1 李俊晖 1 楚泽元 2 张 睿 3 罗春雨 4 .小净距交叠隧道掏槽爆破动力响应研究[J]  现代隧道技术, 2023,V60(3): 146-155
YUAN Ran1 LI Junhui1 CHU Zeyuan2 ZHANG Rui3 LUO Chunyu4 .Study on Dynamic Response in Cut Blasting in Closely-spaced Overlapping Tunnels[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2023,V60(3): 146-155
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2023/V60/I3/146
 
没有本文参考文献
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