小凈距隧道的爆破震動(dòng)響應(yīng)研究分析

李萍萍　寧翠萍

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，交通運(yùn)輸量不斷增加，地下空間的開發(fā)利用變得越來越重要。在現(xiàn)有隧道附近修建新的隧道不僅可以提高運(yùn)輸能力，而且可以減少建設(shè)投資。然而，由于工程地形和地質(zhì)條件的影響，新建隧道與現(xiàn)有隧道之間的距離往往相對(duì)較小，所以容易出現(xiàn)問題。本文以小瓢溝隧道工程為依托，研究了現(xiàn)有隧道爆破對(duì)新隧道的爆破振動(dòng)響應(yīng)。通過ANSYS/LSDYNA有限元軟件，并結(jié)合小瓢溝隧道的具體工程情況，進(jìn)行相關(guān)研究分析。

關(guān)鍵詞：小凈距；既有隧道；爆破

1 工程介紹

改建鐵路西安至安康增建二線XKS1標(biāo)工程小瓢溝二號(hào)隧道，新建隧道與現(xiàn)有大瓢溝為小凈距隧道，該隧道的初始里程為DK79+993，隧道的最終里程是DK80+570，隧道全長約為577m。

2 模型的建立

本章基于ANSYS/LSDYNA有限元程序，有限元模型的大小取為65m×42m×35m，整體有限元的模型如圖1所示。模型的六個(gè)邊界均應(yīng)用無反射邊界，模型底部應(yīng)用三個(gè)方向的約束。在有限元模型中，圍巖為solid181 solid element，襯砌采用shell163 shell element。

3 模擬結(jié)果分析

為了確定新建隧道爆破施工時(shí)，現(xiàn)有隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)的合理布置，本文以隧道里程DK80+354爆破面為例，進(jìn)行了相關(guān)數(shù)值的模擬。隧道里程DK80+354處兩隧道凈距約為10m。

圖2顯示了現(xiàn)有隧道的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的位置。現(xiàn)有研究表明，新建隧道爆破時(shí)，既有線路迎爆側(cè)的振動(dòng)響應(yīng)遠(yuǎn)大于背爆側(cè)，而隧道迎爆側(cè)直墻段處的振動(dòng)強(qiáng)度大于其他位置。其中，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)3距離地面1.2m，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)4距離地面1.8m，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)5距離地面2.4m，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)6距離地面4.8m，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)8、9與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)6、5關(guān)于隧道中心線對(duì)稱布置。

圖3為新建的隧道爆破開挖時(shí)現(xiàn)有線里程DK80+354處洞周對(duì)應(yīng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的振速時(shí)程曲線。圖3中現(xiàn)有隧道關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的振速峰值繪制在圖4中，得到了DK80+354里程處的現(xiàn)有隧道洞周振速峰值的變化趨勢(shì)圖。

從圖3和圖4分析可以看出，現(xiàn)有隧道的迎爆側(cè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)3處的振速最大，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)6處的振速其次，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)4處的振速比節(jié)點(diǎn)3處和節(jié)點(diǎn)6處的振速略小。在現(xiàn)有隧道的背爆側(cè)，節(jié)點(diǎn)10處的振動(dòng)速度是最大的，節(jié)點(diǎn)8處和節(jié)點(diǎn)9處振動(dòng)速度相近。拱頂節(jié)點(diǎn)7處比拱底節(jié)點(diǎn)1處的振速略大，且兩者的振速都大于背爆側(cè)節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)速度。

4 結(jié)論

現(xiàn)有隧道迎爆側(cè)的振動(dòng)速度明顯大于背爆側(cè)的振動(dòng)速度。在爆破開挖面，迎爆側(cè)離地面約1.2m處振動(dòng)速度最大，離地面約1.8m處振動(dòng)速度其次。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：李萍萍（1985），女，漢族，江蘇連云港人，碩士，講師，主要從事力學(xué)與結(jié)構(gòu)工作。