文摘

为了研究爆破的影响与不连续岩体相邻隧道建设,制定一个可行的爆破方案,确保相邻隧道在施工期间的安全。基于在珠江三角洲水资源配置项目,建立了隧道施工模型通过使用continuous-discontinuous介质力学计算模型,不同的晶格弹簧模型(DLSM),模拟的影响左隧道的爆破施工对相邻隧道。根据数值模拟结果,使得隧道爆破应力波传播过程的时间t= 18女士进行了分析。此外,不连续的位置的影响,不连续的宽度和角度之间的不连续和水平方向相邻隧道进行了研究。模拟结果表明,断层的存在在改善中扮演一定的角色相邻隧道爆破阶段的安全。不连续面之间的距离越远和相邻隧道爆破对相邻隧道的影响越小。在爆破过程中,不连续的宽度越大,越有效阻止相邻隧道的爆破应力波的影响。不连续和水平方向的夹角越小,爆破对相邻隧道的影响越小。

1。介绍

近年来随着中国经济的发展,基础设施建设也发展速度快。重大项目,如南水北调部门项目和由西向东天然气管道,已经实现,表明国内隧道工程不再局限于单向的隧道。双轨隧道项目将带来更高的经济效益。随着隧道埋深的增加,岩石硬度和施工困难将会增加,隧道施工方法的需求也逐渐趋于更高。在这些施工方法、钻孔和爆破方法(D&B)是一种最有效和经济的选择(1]。

D&B过程中,无论是双轨隧道工程或单向的隧道工程,隧道的围岩施工期间将不可避免地受到影响。除此之外,当D&B过程的现场附近建筑物或现有的隧道,将影响到建筑环境引起的爆炸应力波也不容忽视2),它甚至可以导致周围的建筑和结构的不稳定。虽然技术发展,爆破新技术(3)也不断应用于隧道开挖在岩层中,这些技术可以有效地控制应力波和干扰区。在大多数情况下,它由效率和岩石强度是有限的;传统的爆破技术仍被广泛地使用。因此,分析爆破带来的隧道的影响具有现实意义和工程价值。目前的一般研究方法是模拟爆破物理过程的数值模拟[4),分析爆破对隧道围岩的影响,由于监测手段的局限性。贾et al。5]建立了爆破对衬砌的影响振动的数学模型通过使用有限元方法并提供了装载时间和峰值负载的模拟方法,分析了影响隧道衬砌的爆破。Bi和中6]分析了现有隧道通过ANSYS的影响根据不同的围岩隧道间距和类型。Yu et al。2]应用ANSYS / LS-DYNA模拟相邻建筑物的振动响应机制框架的框架结构在隧道爆破效果。和当前分析软件FLAC3D软件用于爆破模拟类型,MIDAS / GTS LY-dynamics等等。这些软件类型大多是基于有限元分析,忽略了特性不连续性和不均匀性(7]。除此之外,相关的数值方法还包括离散元素(8),边界元(9),和不连续变形(10]。尽管这些方法成功地应用于许多爆破相关分析、爆破属于大变形和应力波的传播规则的掌握是仿真过程中严格控制。这些分析方法仍然构成限制这方面的和连续的表面。不同晶格弹簧模型(DLSM) (11)是一种continuous-discontinuous数值计算方法,它可以显示的现实之间的层状岩体的连续性和间断性关节,具有良好的优化根据应力波的传播规律,并能显示应力波传播的过程。指出,调查赵(12),DLSM在波传播问题非常有效。它可以模拟波传播问题具有良好的精度和良好的协议与实验结果。众所周知,波传播的一个关键特性是爆炸问题;因此DLSM可能特殊造型上潜在的爆炸波传播问题。可以找到类似的工作基于DLSM (13,14]带状解体的情况下,对隧道稳定腔。现场工作分析隧道稳定性也可以称为水保侵入案例研究黄et al。(15Lei)和隧道衬砌研究et al。16]。

在本文中,为了分析爆破效果的一边到另一边的过程双线隧道的隧道在施工过程中,数值分析模型DLSM用于分析实际隧道工程实例在珠江三角洲水资源配置项目。首先,介绍了具体项目的概况。然后引入DLSM软件的相关原则,和相关的模型和方法在本文中介绍了。最后,通过数值模拟、不连续的位置的影响,不连续的宽度,不连续和水平方向相邻隧道之间的角度进行了研究。

2。项目概述

位于广东省中南部,珠江三角洲水资源配置工程是一个至关重要的水资源配置工程提出了“珠江流域综合规划(2012年- 2030年)”也是一个172年的重大水利项目在中国保存和供水。主要供水线的总长度约90.3公里,从Liyuzhou开始,西江河的主流。由泵站加压后,水将被交付给新建Gaoxinsha水库在南沙新区的交集双线盾构隧道,线长约41.0公里。被Gaoxinsha泵站加压后,交付给沙溪高层池的水是在南边的沙溪水库在东莞单行的盾构隧道,然后交付给人在深圳水库,单行的山隧道,线长约49.3公里,单行的盾构隧道长约30.7公里,山隧道长18.1公里。

提出了水管道的项目位于珠江三角洲的平原地区,其中Liyuzhou-Gaoxinsha管道位于佛山和广州地区,分别。在这个地区,地表水系统发达,河网密集,地下水位浅。地下结构主要由第四纪地层淤泥、粉细砂层,medium-coarse砂层,粘性土层,泥质粉砂岩层,等等,其中砂砾石层透水性强。因此,大部分的水资源配置项目沿着珠江三角洲经过沿线地区的形式隧道、TBM或钻探和爆破方法用于建筑与地下岩层在某些领域。主要地层介绍如表所示1和图1。

除此之外,当地土壤层夹杂着强烈风化粉砂岩,完全风化泥质粉砂岩,穿风化花岗岩,集团包含砾岩、粉砂岩,其中强烈风化和全风化泥质粉砂岩相对较软,和弱风化花岗岩,包含集团很难砾岩、粉砂岩。

3所示。DLSM模型介绍和概述

DLSM岩石动力学计算模型由教授赵高峰在天津大学基于continuum-discontinuous介质力学。通过DLSM,材料分散成不同大小的颗粒,类似于粒子在PFC计算软件。这些粒子是物质的基本单位model-spherical单位。同时,球单元相互连接,最后一个物质身体与某些强度(8)形成。

DLSM计算中,当两个粒子之间的差距小于给定的阈值,两个粒子将债券通过中心点连接在一起,组成一个正常和剪切弹簧,和正常的春天和剪切弹簧具有一定的强度。如果两个粒子之间的差距大于给定的阈值距离,弹簧将被打破,和当地的损害发生。因此,阈值会影响模型的晶格结构,和不同的阈值将产生不同的晶格结构,这将对材料的强度有一定的影响的系统。图2是DLSM本构模型的示意图。因为正常和剪切弹簧的存在,与此同时,当DLSM计算软件是用于分析岩石动态特性,只有岩体的弹性模量和泊松比可以输入计算弹簧的强度,这样的连续性和局部损伤岩体可以充分考虑。爆破模拟不连续的研究本文DLSM软件有独特的优势,它可以模拟爆破应力波的传播在围岩不连续。

摘要岩土计算模型DLSM用于建立3 d模型。因为新建Gaoxinsha水库Liyuzhou南沙新区的交点在西江河的主流使用双线盾构隧道送水,离开隧道爆破施工的影响在右边相邻隧道模拟,计算模型如图3。模型的大小是80×60 m×5米,爆炸钻井就简化为一个矩形盒2 m×4 m×5 m,隧道爆破的最小距离是44米。在这项研究中,只有附近的围岩隧道的反应进行了研究。我们从整个层分离的计算区域。消除那些分离表面动态响应的影响,nonreflection边界应用于表面分离。的轴向位移前后的隧道是作为固定边界来模拟平面应变问题,左,右,和底部的表面设置为无反射边界。

为了分析爆破对隧道的每个表面的影响,监测点排列在拱脚拱墙,分别和库。为了简化计算,图是简化为三角形脉冲荷载加载压力,由文献[一样说17),和相对曲线如图4。压力最大的时候t_e= 0.0005年代,爆破结束时间t_米= 0.0025年代,总时间t= 0.018 s。同时,为了简化模型,我们的爆破压力传播甚至玷污的爆炸洞,这意味着爆炸的延迟时间在不同的表面将被忽略。

只有相邻隧道进行了研究。只有一层包含在计算区域。因此,只有一组材料参数。根据Liyuzhou-Gaoxinsha管道项目的实际情况,选择隧道围岩的相关参数,如表所示2。

4所示。结果和分析

4.1。应力波传播过程分析

图4显示了应力波的传播过程t= 6 ms和t= 8女士;图5显示了应力波的传播过程t= 9女士和t= 11女士。

根据应力波传播的云图t在图女士= 65女士,可以看出,在6爆破,爆破产生的应力波逐渐扩散,包括水平传播和垂直传播,主要是水平扩散,逐渐蔓延至邻近隧道附近。根据应力波传播的云图t在图女士= 85可以看出,8毫秒爆破后,当应力波传播一个位置附近的隧道,压力将反映和减毒,不连续表面附近的隧道。可以看出,当应力波传播的不连续面,一些表面吸收的能量是不连续的,不连续表面有一定的隔离对应力波的影响。可以看出,不连续表面能的存在削弱了爆破能量转移到相邻隧道。

同时,根据云计算的应力波传播的形象t在图女士= 96,应力波传播到左侧隧道内9女士,表面的反射和事件叠加振动波发生在垂直的墙,导致一定的拉应力。根据应力波传播云图t= 11女士在图6可以看出,发病率的影响下,反射,折射,和其他影响,应力波反复叠加和其强度不断降低,表面波和形状逐渐变得复杂。

图7显示6监测位置的振动过程曲线的左脚,右腰,穹窿,左腰,左脚,和底部。可以看出最大振动速度是左腰的位置,这是接近0.9 m / s,然后左脚,这是左腰略小于0.78 m / s。然后它的穹顶和底部速度是0.2米/秒。最小的测点振动速度是正确的腰,只有0.065 m / s。在中国标准gb - 6722(2014),液压隧道安全允许的最大速度是0.15米/秒。在我们的模拟,我们可以注意到,大部分隧道的最大速度是远远超出这个极限。因此,隧道受到邻近爆破是不安全的。控制其响应,支持应该尽快实现将有效约束围岩和抑制围岩的反应。隧道的左边振动速度达到最大值约为11,然后逐渐减少由于耗散女士和爆破应力波的叠加。可以看出,左腰和左脚的爆破振动的隧道是最敏感的区域整个隧道的围岩,因此有必要加强监测,特别注意保护。

4.2。不连续间距和相邻隧道的影响

在分析不连续表面附近的隧道的影响,不连续的宽度是一致组为0.5 m,如图8。数据9和10分别显示了爆破施工对邻近隧道的影响没有间断隧道时,不连续是4米和12米左边的隧道。对隧道的影响主要反映在水平左拱脚产生的波速,拱腰和穹窿。这三个位置也是三个位置的围岩隧道爆破施工期间最有可能被损坏。图9是一个模型的原理图当不连续面之间的距离和相邻隧道是4米和12米。

从图可以看出9,当没有在岩体不连续面,最大水平左拱脚的波速,拱腰,和隧道的拱顶是0.7808 m / s, 0.8948 m / s, 0.5035 m / s,分别。根据图9不连续时,左边是4米的隧道,足弓的最大水平速度波,拱腰,和隧道的拱顶左边是0.4296 m / s, 0.7202 m / s, 0.3836 m / s,分别。不连续时,左边是12米的隧道,足弓的最大水平速度波,拱腰,和隧道的拱顶左边是0.4181 m / s, 0.7002 m / s, 0.3837 m / s,分别。可以看出,不连续表面可以有效地阻止相邻隧道爆破应力波的影响,和不连续面之间的距离的增加,相邻隧道,左拱脚水平波速,拱腰,和拱顶逐渐减少,以及爆破施工对邻近隧道的影响较小,与相邻隧道稳定得多。注意,隧道的响应速度,但是,大于安全控制限制根据gb - 6722 (2014) (18]。确保安全在结构、实现的支持应该应用于控制动态响应。

4.3。不连续面宽度对隧道的影响分析

研究不连续面宽度的影响时,不连续间距和相邻隧道设置为4米。图11显示了影响相邻隧道的爆破施工时不连续宽度是2米和3米,分别。对隧道的影响主要反映在最大水平左拱脚产生的波速,拱腰和穹窿。图11模型的原理图当不连续的宽度是2米和3米,分别。

根据图12不连续的宽度是2米时,脚的最大波速,腰,穹窿是0.4335 m / s, 0.7436 m / s, 0.4026 m / s,分别。不连续面是3米的宽度时,左拱脚的最大水平波速度,腰,穹窿是0.3983 m / s, 0.6612 m / s, 0.3811 m / s,分别。它表明,不连续的宽度的增加,最大水平左拱脚的波速,拱腰,和隧道的拱顶逐渐减少,以及爆破施工对邻近隧道的影响变得越来越小。基于上面提到的情况下,隧道在不同条件下的最大反应仍然超过安全限值提出了gb - 6722 (2014) (18]。因此,有效的治疗方法应该被用来防止隧道进一步破坏。

4.4。分析影响隧道的不连续面角

图13显示了爆破施工对邻近隧道的影响当不连续和水平方向之间的夹角为30°、60°,分别。对隧道的影响主要反映在最大水平左拱脚产生的波速,拱腰,和隧道拱顶受到应力波。图14是一个模型的原理图时,间断角为30°、60°。

从图可以看出14当不连续和水平方向的夹角为30°,足弓的最大水平波速,拱腰,隧道的拱顶左边是0.3185 m / s, 0.5769 m / s, 0.2657 m / s,分别;当不连续和水平方向之间的角度是60°,最大水平左拱脚的波速,拱腰,和隧道的拱顶是0.2199 m / s, 0.3389 m / s, 0.1851 m / s,分别。比情况下,夹角为90°,当夹角为30和夹角是60°,最大水平左拱脚的波速,拱腰,和隧道的拱顶显著减少,夹角越小,横波速降低,和较小的爆破施工对邻近隧道的影响。在图13,所有的最大测量速度超过限制在gb - 6722 (2014)18),说明隧道在这些条件下是不安全的。隧道衬砌的稳定性分析进行动态加载,一些动态模型可以根据应用(13,19]。

5。结论

本文基于一个实际工程项目,一个成熟的岩土计算模型DLSM应用于建立一个隧道的三维模型。爆破施工的影响一侧的隧道在隧道的另一边双轨隧道施工模拟,和爆破施工的影响,隧道的稳定性进行了分析。根据数值模拟结果,分析了应力波传播过程在左隧道爆破时间t= 18女士和不连续的位置的影响,研究不连续的宽度,不连续和水平方向的夹角隧道。结论如下:(1)不同位置的不连续(隧道)的不同距离左边有一定影响的最终水平波速左拱脚,拱腰和穹窿。不连续点之间的距离和左侧隧道逐渐增加,相邻隧道的横波速受爆破影响逐渐减小。(2)与不连续的宽度的增加,水平左拱脚的波速,拱腰,和隧道的拱顶逐渐减少,以及爆破施工对邻近隧道的影响变得越来越小。(3)角的影响之间的不连续和水平方向的最终水平波速左拱脚,拱腰,库比这更重要的位置和宽度不连续。随着角度的增加之间的不连续和水平方向,水平应力波产生的波速度逐渐增加。(4)数值模型DLSM可以充分考虑不连续和不均匀的岩石和土壤的特性,因此可以准确地分析爆破施工和隧道稳定性的影响。

数据可用性

所有可用数据提出了可以通过联系相应的作者(俊威关)。

的利益冲突

作者宣称他们没有竞争的经济利益或个人关系可能出现影响工作报告。