隧道爆破振动控制方法研究_刘媛媛.pdf
《隧道爆破振动控制方法研究_刘媛媛.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《隧道爆破振动控制方法研究_刘媛媛.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、隧道爆破振动控制方法研究刘媛媛1,汤志健2,杜明燃3(1中国爆破器材行业协会,北京 100089;2北京中科力爆炸技术工程有限公司,北京 101318;3安徽理工大学 化学工程学院,安徽 淮南 232001)摘要:为了完善隧道爆破振动安全判据,基于能量原理,以最大瞬时输入能量衡量首次超越破坏,以滞回耗能衡量累积损伤破坏,将二者相结合作为隧道爆破振动安全判据。以北京国道 109 高速公路工程三工区爆破施工现场为依托,选择合理的间距布设振动监测点,以实测数据为基础,对各点瞬时输入能量和滞回耗能进行计算。同时,选取不同的掏槽孔延期时间,监测不同距离下的振动数值,进行瞬时输入能量和滞回耗能计算。研究表
2、明:当瞬时输入能量足够大时,隧道结构会在短时间内发生破坏,当滞回耗能达到一定值时,隧道结构会发生累积损伤破坏;基于瞬时输入能量与滞回耗能二者相结合使用的安全判据具有科学性与全面性;选择合理的掏槽孔延期时间需要考虑爆源与保护物之间的距离。关键词:爆破振动;安全判据;瞬时输入能量;滞回耗能中图分类号:TD235文献标志码:A文章编号:16743970(2023)01000606收稿日期:20221120作者简介:刘媛媛(1988),女,北京人,硕士,工程师,主要从事民爆器材和爆破技术方面的研究。Email:13810808640 163com。引用格式:刘媛媛,汤志健,杜明燃隧道爆破振动控制方法研
3、究 J 煤矿爆破,2023,41(1):611LIU Yuanyuan,TANG Zhijian,DU Mingranesearch on method of controlling tunnel blasting vibration J Coal MineBlasting,2023,41(1):611esearch on method of controlling tunnel blasting vibrationLIU Yuanyuan1,TANG Zhijian2,DU Mingran3(1China Explosive Materials Trade Association,Beiji
4、ng 100089,China;2Beijing CASMechanics Blasting Co,Ltd,Beijing 101318,China;3School of Chemical Engineering,Anhui University of Science Technology,Huainan 232001,China)Abstract:In order to improve the safety criterion of tunnel blasting vibration,based on the energy principle,themaximum instantaneous
5、 input energy is used to measure the firstpassage damage,and the hysteresis energy consumption isused to measure the cumulative damage The combination of the two mentioned above is used as the safety criterion of tunnelblasting vibration Based on the blasting construction site of the third work area
6、 of Beijing National Highway 109 ExpresswayProject,the reasonable spacing is selected to set up vibration monitoring points Based on the measured data,theinstantaneous input energy and hysteresis energy consumption of each monitoring point are calculated At the same time,different delay time of cutt
7、ing hole is selected to monitor the vibration value at different distance,and the instantaneousinput energy and hysteresis energy consumption are calculated The results show that when the instantaneous input energy islarge enough,the structure of the tunnel is destroyed in a short time,and when the
8、hysteresis energy reaches a certainvalue,the cumulative damage appears in the tunnel structure The safety criterion based on the combination of instantaneous6Vol.41 No.1Mar.2023Coal Mine Blasting第 41 卷第 1 期2023 年 3 月input energy and hysteresis energy consumption is scientific and comprehensive Choos
9、ing a reasonable cut hole delay timeneeds to consider the distance between the explosion source and the protective objectKey words:blasting vibration;safety criterion;instantaneous input energy;hysteresis energy consumption0引言隧道工程结构在爆破振动作用下的结构能量响应非常复杂,它不仅受到爆破地震波本身特征的影响,还受到其结构本身的固有属性的影响。因此,以振速1 这一单因素
10、指标作为安全判据得到较为广泛的应用。但是,随着大量的爆破工程振动灾害的出现,研究人员开始意识到采用单一振速作为振动安全判据的标准具有较大的局限性24。在爆破振动作用下,结构破坏主要有两种形式:一种是爆破地震波输入到结构中的能量大于结构自身能承受的能量导致结构发生破坏,即首次超越破坏;另一种是在多次爆破和长延时爆破时,结构的损伤会不断累积,当损伤累积到一定数值时结构发生破坏,即累积损伤破坏5。在爆破工程领域的范畴内,结构发生破坏均是爆破振动本身的特征,以 及 结 构 自 身 的 动 力 响 应 共 同 作 用 的 结果67。因此,找到两种破坏形式的衡量标准,将两者同时应用于爆破振动危害的安全判据
11、会更科学而全面。1爆破振动危害评价方法1.1瞬时输入能量利用 HHT 法可以求出爆破地震波的瞬时输入能量8,利用双线型恢复力模型求解结构在弹塑性反应下的最大瞬时输入能量,以准确地反映结构在爆破地震波作用下发生的最大位移首次超越破坏。结构能量反应中连续两个速度零点之间的输入能量称为瞬时输入能 E,由于两点之间的速度为零,则动能增量为零9,因此,t+ttc(U(t)2dt+t+ttF(U(t)U(t)dt=t+tt mgt()U(t)dt(1)即ED+EH+EE=EI(2)式中:(t),U(t),U(t)分别为体系相对于地面的加速度、速度和位移;t 为时间间隔;c 为速度;m为质量;t 为时间;E
12、I为输入到结构中的能量脉冲,在结构能量反应过程中最大瞬时输入能量 EImax必然引起较大的位移增量,使结构在吸收之后有可能达到位移反应的最大值。以实测加速度信号为例计算瞬时输入能量,得到瞬时输入能量时程曲线,如图 1 所示,该曲线的峰值称为最大瞬时输入能量。图 1瞬时输入能量的时程反应由图 1 可知,在隧道爆破中,由于多段起爆的原因,瞬时输入能量有多个峰值。最大瞬时输入能量一般出现在掏槽孔爆破时,瞬时能量作用于结构,具有瞬时性,阻尼能可以作为输入能量的耗散方式,但是当瞬时能量足够大时,阻尼能还未发挥作用,结构会在短时间内发生破坏,这种情况在结构离爆源较近的区域会经常出现。由最大瞬时能量的定义可
13、知,PPV 与主频是其主要影响因素,与爆破振动的持续时间无关,因此,它无法反映累积损伤。1.2滞回耗能依据达朗贝尔原理,在单自由度体系10 中:FI+Fd+Fs+P t()=0(3)即m(t)+c U(t)+F(U(t)=mgt()(4)当结构为弹塑性体系时,Fs表示弹塑性结构的恢复力,因此,式(4)在弹塑性结构下消除质量的影响可以变形为7第 41 卷第 1 期2023 年 3 月Coal Mine BlastingVol.41 No.1Mar.2023(t)+2 U(t)+p2U(t)=gt()(5)式中:(t),U(t),U(t)分别为体系相对于地面的加速度、速度和位移;为体系阻尼比,=c
14、/2mw,假设为常量,其中 c 为阻尼系数,w 为体系的自振频率,为该系统无阻尼时的自振频率;g(t)=P(t)/m为地面运动的加速度,即输入的爆破振动加速度时程曲线。以实测加速度信号作为动力计算的输入信号,选取结构的阻尼比=0.05,结构的固有周期 T=0.1 s,双线型恢复力模型屈服强度系数为 0.3,屈服后的刚度折减系数为 0.02,计算得到滞回耗能谱如图 2 所示。图 2滞回耗能谱滞回耗能在隧道爆破过程中只要振动不结束,其值就会随着时间的推移而随之增加,并且能量的最大值通常出现在爆破振动结束的时刻,滞回耗能是一个累积的过程。当工程结构进入非弹性阶段之后,滞回耗能会成为能量消耗的主要方式
15、,因此,以滞回耗能作为隧道爆破过程中相关工程结构塑性累积损伤的指标1112。2振动监测及数据分析掏槽孔爆破是降振的关键所在,为了研究掏槽孔起爆最佳延期时间,首先需要获得掏槽爆破时相应的波形。以北京国道 109 新线高速公路工程三工区爆破工程为依托,在隧道一侧的边墙上布置测点,炮孔参数及测点布置如图 3、图 4 所示。图 3隧道断面炮孔布置参数(单位:mm)图 4隧道测振布点示意图测试后,得到边墙位置 10 组数据,爆破振动波形如图 5 所示,测试结果见表 1。图 5边墙实测爆破地震波波形8Vol.41 No.1Mar.2023Coal Mine Blasting第 41 卷第 1 期2023
16、年 3 月表 1边墙测试结果测点编号爆心距/m掏槽药量/kg质点峰值振速/(cms1)主频/Hz持续时间/s破坏情况13828.81.9460.711.79裂缝24227.21.5256.011.58完好无损34522.21.4147.711.67完好无损44830.61.2837.081.82喷浆脱落55118.51.0436.671.23完好无损65426.11.1435.931.55完好无损75824.81.0435.791.33完好无损86027.60.9428.921.38裂缝96330.20.9828.861.49完好无损106638.00.7826.972.05喷浆脱落按照 爆破
17、安全规程 中隧道结构 15 cm/s 的允许值,上述数据均处于安全值内。选取相同位置进行测试试验,如图 6 所示,在编号为 1、8 两点测试时,测点附近位置衬砌出现了细小裂缝,而在编号为 4、10 两点测试时,测点附近位置衬砌出现了喷浆小部分脱落的情况,说明以质点峰值振速作为安全判据并不完全可靠,还需要进行完善。对选取的 10 组数据进行能量计算,见表 2。图 6初衬破坏情况表 2边墙的能量反应测点编号峰值振速/(cms1)最大瞬时输入能量/J滞回耗能/J破坏情况11.94230.232 319.98裂缝21.52185.992 039.79完好无损31.41132.401 490.85完好无
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 隧道 爆破 振动 控制 方法 研究 刘媛媛
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。