隧道明挖段拉槽爆破時(shí)既有隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)特性

鄒新寬1, 張繼春1, 潘強(qiáng)1, 葛竟輝2

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院, 成都610031; 2.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海200092)

摘要：研究確定拉槽爆破開(kāi)挖對(duì)既有隧道結(jié)構(gòu)的影響特征是制定正確合理控制爆破方案的前提。為此，以雅山隧道明挖段巖體拉槽爆破開(kāi)挖為背景，利用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)研究淺孔拉槽爆破時(shí)下部既有隧道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。數(shù)值模擬結(jié)果表明：在既有隧道上部進(jìn)行淺孔拉槽爆破時(shí)，既有隧道襯砌各質(zhì)點(diǎn)的豎向振動(dòng)均明顯較水平振動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)爆破振動(dòng)控制起主要作用；距爆源較近一側(cè)隧道拱肩襯砌的質(zhì)點(diǎn)豎向振速峰值為最大，且其隨單段起爆藥量增加而顯著增大；既有隧道襯砌上的豎向質(zhì)點(diǎn)振速峰值與Von-Mises應(yīng)力間呈明顯線性關(guān)系，當(dāng)襯砌振速閾值設(shè)定為4.5cm/s時(shí)，既有隧道襯砌的動(dòng)力安全系數(shù)為2.0?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果證明了利用數(shù)值模擬方法可有效指導(dǎo)拉槽爆破開(kāi)挖和爆破振動(dòng)測(cè)試方案的制定，并據(jù)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)回歸分析得到了可優(yōu)化設(shè)計(jì)拉槽爆破單段起爆藥量的計(jì)算公式。

關(guān)鍵詞：拉槽爆破；既有隧道；有限元分析；動(dòng)力響應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào):U451

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2015.19.032

Abstract:To investigate and determine the effect of open excavation blasting on the dynamic characteristics of an existing tunnel structure is a prerequisite for designing a scientific and reasonable controlling cutting blast scheme. Thus, in combination with the utilization of cutting blast in the open excavation segment of Yalimak tunnel being adjacent to the top of an existing small-distance tunnel, the vibration characteristics of the existing tunnel structure during blasting were investigated with numerical simulation and field tests. The numerical simulation results indicated that the vertical PPV(particle peak velocity) on the lining of the existing tunnel is higher than the horizontal PPV and plays a major role in blasting vibration control as the open excavation blasting is performed; the vertical PPV on the spandrel of the existing tunnel closer to the blasting source is the highest and increases obviously with increase in the detonation charge per segment; von-Mises stress on the existing tunnel approximately follows a linear relationship with the vertical PPV, the dynamic safety factor of the existing tunnel structure is 2.0 when the threshold value of the safety vibration velocity is 4.5cm/s. The field tests results showed that the numerical simulation method is correct and it can be utilized to guide the design of open excavation cutting blast and vibration measurement effectively. Moreover, the calculation formula used to determine and further optimize the detonation charge per segment was obtained by means of the regression analysis of the actual measured vibration data.

基金項(xiàng)目：浙江省自然科學(xué)基金(LY13A020004，LY13E050012)資助的課題 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51465012)；廣西壯族自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2012GXNSFAA05323，2013GXNSFAA019322) ； 四川省教育廳科研資助項(xiàng)目(13ZB0052) 河北省自然科學(xué)基金(A2009000997)

收稿日期：2014-06-17修改稿收到日期：2014-09-25 2014-07-30修改稿收到日期：2014-10-11 2014-07-09修改稿收到日期：2014-09-25

Dynamic response characteristics of an existing tunnel structure under cutting blast utilized in open excavation

ZOUXin-kuan1,ZHANGJi-chun1,PANQiang1,GEJing-hui2(1. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;2. Shanghai Municipal Engineering Design Institute(Group) Co.,Ltd., Shanghai 200092, China)

Key words:cutting blast; existing tunnel structure; finite element analysis; dynamic response

為滿(mǎn)足城市交通發(fā)展及節(jié)約土體的需要，常要求某些路塹、隧道等設(shè)施近距離平行或重疊既有地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)挖。巖體開(kāi)挖不僅會(huì)再次改變地層結(jié)構(gòu)，更為重要的是巖體采用爆破開(kāi)挖時(shí)將可能造成鄰近既有地下結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)損傷破壞。因此，在巖體工程總體開(kāi)挖方案確定后必須制定合理的開(kāi)挖爆破實(shí)施方案，以控制巖體爆破開(kāi)挖對(duì)既有地下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)危害，并獲取合理的施工進(jìn)度。為預(yù)測(cè)及控制爆破振動(dòng)對(duì)鄰近既有構(gòu)筑物的影響，許多學(xué)者對(duì)此開(kāi)展了大量研究工作，并主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①利用現(xiàn)場(chǎng)爆破監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)爆破地震波傳播規(guī)律進(jìn)行分析，通過(guò)回歸得到適用于具體工程的爆破振動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算公式，進(jìn)而提出優(yōu)化后的巖體爆破開(kāi)挖措施的方法，達(dá)到對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度控制的目的[1-5];②利用數(shù)值模擬方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破動(dòng)力作用下既有構(gòu)筑物的響應(yīng)特征的研究，以便對(duì)既有結(jié)構(gòu)易損部位進(jìn)行保護(hù)加固[6-9]。前者爆破振動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)公式的建立是以獲取大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為前提的，并不能做到真正意義上的事先預(yù)測(cè)。后者模擬過(guò)程中多對(duì)模型及爆破荷載等進(jìn)行簡(jiǎn)化，不能充分反映實(shí)際開(kāi)挖爆破條件對(duì)既有隧道結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況的影響。由此可知，單一的爆破振動(dòng)預(yù)測(cè)方法尚無(wú)法對(duì)巖體爆破開(kāi)挖方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供切實(shí)可行的指導(dǎo)。為此，本文利用LS-DYNA3D自帶炸藥模型及JWL狀態(tài)方程，對(duì)隧道明挖段拉槽爆破開(kāi)挖時(shí)近接下部既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，探討分析了既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律和安全性。結(jié)合背景工程的現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)和振動(dòng)測(cè)試結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)值分析結(jié)果的正確性，并依據(jù)薩道夫斯基公式回歸分析得到可用于指導(dǎo)隧道明挖段拉槽爆破開(kāi)挖時(shí)單段起爆藥量的計(jì)算公式。

1工程概況及振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)

位于烏魯木齊市西側(cè)雅瑪里克山脊中部新修雅山隧道，是“烏魯木齊市外環(huán)快速路擴(kuò)容改建工程”的控制性工程。整條隧道全線長(zhǎng)345m，包括：明挖段190m(起訖樁號(hào)：Y1K0+760～Y1K1+950)和暗挖段155m(起訖樁號(hào)：Y1K0+950～Y1K1+105)。線性及地形等因素決定整條隧道需全線近距離平行近接修筑于上世紀(jì)90年代的雅山小凈距隧道。明挖范圍內(nèi)新修隧道結(jié)構(gòu)與既有左線隧道和既有右線隧道的豎向凈距均為9.62m～11.54m，水平凈距分別為5.25m～5.45m和1.96m～2.16m。新修隧道明挖段開(kāi)挖深度在23m范圍內(nèi)，自開(kāi)挖頂部1～5m內(nèi)為強(qiáng)風(fēng)化巖土體，下部至新、舊隧道主要穿越地層主要為中等風(fēng)化泥灰?guī)r，屬較硬巖-堅(jiān)硬巖，擬采用淺孔拉槽爆破方法對(duì)明挖隧道內(nèi)巖體進(jìn)行開(kāi)挖。

既有隧道斷面為馬蹄形，高度為10.25m，寬度為7.03m。隧道整體采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，其中二次襯砌材料為素混凝土，為上部巖體爆破開(kāi)挖時(shí)需重點(diǎn)保護(hù)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。盡管該隧道按8級(jí)地震烈度設(shè)防，但通車(chē)10余年內(nèi)經(jīng)歷過(guò)兩次地震，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)已明顯的老化。因此，在充分考慮既有隧道襯砌實(shí)際情況條件下，借鑒已有類(lèi)型工程成功案例并依據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)的相關(guān)規(guī)定[10-11]，設(shè)定既有隧道二次襯砌的質(zhì)點(diǎn)振速應(yīng)控制在4.5cm/s內(nèi)。

2爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道結(jié)構(gòu)的影響分析

2.1計(jì)算模型及模擬工況

爆源與既有隧道結(jié)構(gòu)距離較近時(shí)，兩者之間的距離將成為控制既有隧道的振動(dòng)特性的關(guān)鍵因素。雅山隧道明挖段與既有隧道間的凈距最小僅11.47m，在進(jìn)行拉槽爆破之前，必須合理確定單段起爆藥量，以確保既有隧道結(jié)構(gòu)不會(huì)因振動(dòng)過(guò)于強(qiáng)烈而發(fā)生破壞。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)擬定拉槽爆破施工方法和條件，建立見(jiàn)圖1的拉槽爆破計(jì)算模型。數(shù)值計(jì)算模型中共布設(shè)4個(gè)水平拉槽炮孔，孔徑40mm、孔長(zhǎng)2.5m，裝藥長(zhǎng)度1.25m，單孔藥量為1.0kg，孔距為1.2m。4個(gè)水平拉槽炮孔與既有隧道的豎直距離為9.8m，最右側(cè)炮孔與明挖段右側(cè)開(kāi)挖邊界的距離為0.6m。模型采用SOLID164單元分別劃分得到巖體單元204247個(gè)，襯砌單元9512個(gè)，炸藥單元5616個(gè)。為較為真實(shí)的反映各種材料的接觸狀態(tài)，巖體與炸藥之間設(shè)置為面-面滑動(dòng)接觸，巖體與襯砌之間設(shè)置為面-面接觸模式。此外，為避免應(yīng)力波在邊界位置發(fā)生發(fā)射，模型除頂面和既有隧道輪廓外，其余均設(shè)為無(wú)反射邊界條件。

圖1　拉槽爆破數(shù)值計(jì)算模型 Fig.1 Calculation model of cutting blast

拉槽爆破時(shí)既有隧道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與單段起爆藥量存在著密切的關(guān)系，故本文分別對(duì)上述4個(gè)炮孔采取以下3種起爆方式時(shí)的振動(dòng)情況進(jìn)行模擬：①工況1，炮孔分4段逐個(gè)起爆；②工況2，炮孔以2個(gè)為一段分兩段起爆；③工況3，4個(gè)炮孔同段起爆。各工況中的單段起爆時(shí)間間隔為25ms。

2.2材料模型及參數(shù)

雅山隧道的工程勘察資料顯示在新建隧道至既有隧道區(qū)域的圍巖以泥灰?guī)r為主，故模型中巖體簡(jiǎn)化單一性質(zhì)巖體，并采用可反映炸藥爆炸時(shí)其的彈塑性質(zhì)、硬化效應(yīng)和應(yīng)變率變化效應(yīng)等性質(zhì)的*MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型進(jìn)行模擬。根據(jù)所依托工程勘察資料及相關(guān)規(guī)范選取中等風(fēng)化泥灰?guī)r物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　中等風(fēng)化泥灰?guī)r的物理力學(xué)參數(shù)

LS-DYNA3D中*MAT_BRITTLE_DAMAGE模型可較好的描述混凝土材料的脆性特征。既有隧道二次襯砌設(shè)計(jì)為C25素混凝土，考慮使用多年將混凝土標(biāo)號(hào)降低為C20。同時(shí)依據(jù)文獻(xiàn)[12]，在強(qiáng)烈動(dòng)力作用下混凝土動(dòng)態(tài)彈性模量可較靜態(tài)彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值提高30%。根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[13]，襯砌材料主要物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2　C20襯砌混凝土的物理力學(xué)參數(shù)

模型中乳化炸藥爆炸過(guò)程采用高能炸藥材料及JWL狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算模擬。JWL狀態(tài)方程具體可表述為：

(1)

式中：A、B、R1、R2、ω為材料常數(shù)；P為壓力；V為相對(duì)體積；E0是初始比內(nèi)能。炸藥材料的主要輸入?yún)?shù)見(jiàn)表3。

表3　炸藥參數(shù)

2.4計(jì)算結(jié)果分析

模擬計(jì)算結(jié)果表明：隧道明挖段在右側(cè)底部邊界位置進(jìn)行淺孔拉槽爆破時(shí)，因爆源距既有右線隧道相對(duì)較近，致使各工況中右線隧道襯砌各位置振速峰值約為既有隧道左線襯砌對(duì)應(yīng)位置振速振速峰值的5倍～10倍。同時(shí)，根據(jù)圖2中既有右線隧道襯砌的振速峰值分布情況可知，右線隧道襯砌上各位置的豎向振速峰值隨著單段炮孔數(shù)目的增加(即單段起爆藥量增加)均出現(xiàn)不同幅度的增大。特別是在既有右線隧道迎爆側(cè)拱肩位置，因其距爆源位置最近，使得藥量增加對(duì)該部位襯砌振速峰值的影響最為顯著。

圖2　既有右側(cè)隧道襯砌豎向振動(dòng)速度峰值分布圖 Fig.2 Distribution of peak vibration velocity at the right existing tunnel lining

為此，選取既有右線隧道迎爆側(cè)襯砌拱肩處192779號(hào)節(jié)點(diǎn)(見(jiàn)圖1)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到該節(jié)點(diǎn)在3種工況中的振速時(shí)程曲線見(jiàn)圖3。由圖3可知：工況1中，4個(gè)段別炸藥分別起爆后的節(jié)點(diǎn)水平振速峰值分別為0.85cm/s、0.88cm/s、1.10cm/s和1.08cm/s，豎向振速峰值分別為1.19cm/s、1.62cm/s、1.84cm/s和2.49cm/s；工況2中，2個(gè)段別炸藥分別起爆后節(jié)點(diǎn)水平振速峰值分別為1.71cm/s和2.16cm/s，豎向振速峰值分別為2.31cm/s和4.15cm/s；工況3中4個(gè)炮孔采用1個(gè)段別起爆后節(jié)點(diǎn)水平向和豎直向振速峰值分別為3.33cm/s和5.42cm/s。3種工況中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向振速峰值約為水平向振速峰值的1.35倍～2.30倍，說(shuō)明垂向振速對(duì)爆破振動(dòng)控制起主要作用。同時(shí)，提取3種工況中各段爆破時(shí)192779號(hào)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)豎向峰值振動(dòng)速度時(shí)該節(jié)點(diǎn)所處位置襯砌單元的Von-Mises有效應(yīng)力峰值，并將豎向振速峰值與有效應(yīng)力間的關(guān)系示于圖4。

由圖4可知：既有隧道襯砌上的豎向振速峰值與有效應(yīng)力之間呈明顯的線性關(guān)系。當(dāng)既有隧道襯砌的質(zhì)點(diǎn)豎向振速峰值達(dá)到4.5cm/s時(shí)，該位置有效應(yīng)力值為0.75MPa，僅約為本工程中素混凝土襯砌抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.5倍。這表明本工程設(shè)置的振速安全值可保障襯砌的動(dòng)力安全系數(shù)達(dá)到2.0上。

比較3種模擬工況的計(jì)算結(jié)果可知：工況1和工況2中的既有隧道襯砌各質(zhì)點(diǎn)振速峰值均小于振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)值4.5cm/s，即，采用水平淺孔拉槽爆破對(duì)明挖段右側(cè)邊界位置進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)的單段起爆藥量應(yīng)控制在2.0kg內(nèi)。考慮到，在上部隧道施工時(shí)既有隧道仍然處于運(yùn)營(yíng)之中，振動(dòng)測(cè)試儀器將不便于安置于迎爆側(cè)拱肩位置。針對(duì)這一現(xiàn)狀，為盡可能獲取接近最大峰值的測(cè)試值，現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試時(shí)測(cè)振儀器將安置在迎爆側(cè)拱腰位置(距既有隧道底面高約2.0m)。各模擬工況中既有右側(cè)隧道迎爆側(cè)拱肩位置與拱腰處質(zhì)點(diǎn)豎向振速峰值比分別為2.95、2.74和2.59，其平均比值約為2.8。據(jù)此，可確定既有隧道迎爆側(cè)拱腰處質(zhì)點(diǎn)振速峰值宜控制在1.60cm/s內(nèi)。

圖3 192779號(hào)節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速度時(shí)程Fig.3Thevelocity-timehistoryofNode192279圖4 豎向振速峰值與有效應(yīng)力間的關(guān)系曲線Fig.4TherelationcurvebetweentheVon-Misesstress andtheverticalmaximumvibrationvelocityvalue

3現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)及分析

為驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的正確性和進(jìn)一步優(yōu)化隧道明挖段爆破開(kāi)挖方案的制定，在背景工程Y1K0+760～ Y1K0+765區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了2次巖體淺孔拉槽爆破開(kāi)挖試驗(yàn)和振動(dòng)測(cè)試。爆破試驗(yàn)中，炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)與數(shù)值模型中一致(炮孔深2.5m、裝藥長(zhǎng)度1.25m、裝藥量1.0kg，孔距1.2m)，水平拉槽炮孔共計(jì)2排12個(gè)，排距約為1.2m，上排炮孔抵抗線約為1.3m，按同排2個(gè)相鄰炮孔為一段的方式進(jìn)行起爆。為觀察上部開(kāi)挖爆破對(duì)既有隧道襯砌的影響，采用裂縫末端劃線法對(duì)爆破影響區(qū)域內(nèi)既有隧道襯砌既存裂縫的發(fā)展情況進(jìn)行觀察。同時(shí)，在既有右線隧道迎爆側(cè)拱腰位置布設(shè)了振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)，對(duì)開(kāi)挖爆破引起的既有隧道襯砌振動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)控。

爆破試驗(yàn)后既存于既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的裂隙均無(wú)可見(jiàn)擴(kuò)展發(fā)育情況出現(xiàn)。圖5為第1次試驗(yàn)爆破時(shí)既有右線隧道迎爆側(cè)拱腰處振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)在水平向和豎直向的振速時(shí)程曲線。由圖5可觀察得到，實(shí)測(cè)質(zhì)點(diǎn)振速波形與數(shù)值模擬工況2計(jì)算得到的振速時(shí)程曲線的形態(tài)上基本一直，可清晰判別出各段起爆后測(cè)點(diǎn)位置引起的振速波形，各段波形并未發(fā)生疊加，且各段爆破引起的振速峰值隨炮孔與測(cè)點(diǎn)距離的減小而略有增加。表4列出2次明挖爆破試驗(yàn)中各段起爆時(shí)的振速峰值。由表4可知，各段別爆破時(shí)引起拱腰測(cè)點(diǎn)位置的豎向振速峰值均較水平振速略微偏大，這與模擬結(jié)果相同。此外，在爆破試驗(yàn)中僅有第2次試驗(yàn)中MS9段爆破引起的測(cè)點(diǎn)位置質(zhì)點(diǎn)振速峰值1.65cm/s略微超過(guò)拱腰位置的振動(dòng)控制值1.60cm/s。然而，由于第1次試驗(yàn)爆破時(shí)炮孔距底面開(kāi)挖輪廓的豎直距離約為2.7m，而第2次試驗(yàn)爆破時(shí)炮孔距底面開(kāi)挖輪廓僅0.2m，使得第2次爆破試驗(yàn)得到的振速峰值均較第1次更大。上述結(jié)果表明，單段起爆藥量在2.0kg內(nèi)可保證既有隧道襯砌處于安全狀態(tài)。

表4　爆破試驗(yàn)中各段爆破時(shí)測(cè)點(diǎn)位置處的振速峰值

圖5　第1次爆破試驗(yàn)時(shí)測(cè)點(diǎn)位置的振動(dòng)速度時(shí)程曲線 Fig.5 The velocity-time history at measurement point for the 1 st blasting test

考慮到隧道明挖段的實(shí)際開(kāi)挖深度平均約為15m，施工中若將淺孔拉槽爆破時(shí)單段起爆藥量均控制在2.0kg內(nèi)進(jìn)行開(kāi)挖，勢(shì)必將對(duì)施工工期和造價(jià)的控制造成影響。在此，為指導(dǎo)優(yōu)化明挖隧道開(kāi)挖爆破，結(jié)合薩道夫斯基公式對(duì)表4中爆破試驗(yàn)測(cè)得各段爆破時(shí)的振速峰值進(jìn)行回歸分析得到隧道明挖段拉槽爆破開(kāi)挖時(shí)的單段起爆藥量與既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的質(zhì)點(diǎn)振速關(guān)系式：

(2)

(3)

式中：v水平、v豎向分別為質(zhì)點(diǎn)水平向和垂向峰值振速，cm/s；Qmax為最大單段起爆藥量，kg；R為測(cè)點(diǎn)至爆破中心的直線距離，m。

4結(jié)論

(1)數(shù)值模擬結(jié)果分析得到新建隧道明挖段拉槽爆破開(kāi)挖時(shí)下部既有右線隧道迎爆側(cè)襯砌內(nèi)側(cè)拱肩處的質(zhì)點(diǎn)振速為最大，且在各模擬工況中豎向振速峰值約為水平振速峰值的1.35倍～2.30倍，對(duì)爆破振動(dòng)控制起主要作用。

(2)豎向振速峰值與有效應(yīng)力間具有明顯的線性關(guān)系，當(dāng)襯砌質(zhì)點(diǎn)振速閾值設(shè)定為4.5cm/s時(shí)，對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力值為0.75MPa。此時(shí)，既有隧道素混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)為2.0。結(jié)合淺孔槽爆破開(kāi)挖工程實(shí)際及振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置，既有右線隧道迎爆側(cè)拱腰處時(shí)，實(shí)測(cè)振速需控制在1.60cm/s內(nèi)，便可確保既有隧道襯砌上各質(zhì)點(diǎn)振速峰值控制在設(shè)定閾值內(nèi)。

(3)現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。依據(jù)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)回歸得到可用于優(yōu)化隧道明挖段動(dòng)態(tài)淺孔拉槽爆破開(kāi)挖的單段起爆藥量計(jì)算方法。

(4)數(shù)值研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究均表明，以控制單段起爆藥量為基礎(chǔ)的水平淺孔拉槽爆破可有效降低爆破振動(dòng)對(duì)臨近隧道結(jié)構(gòu)的影響作用，提高明挖隧道施工效率且能大幅降低爆破成本，在明挖隧道施工中具有著重要的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]張繼春，曹孝君，鄭爽英，等. 淺埋隧道掘進(jìn)爆破的地表震動(dòng)效應(yīng)試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005,24(22):4158-4163.

ZHANG Ji-chun,CAO Xiao-jun, ZHENG Shuang-yin, et al. Experimental study on vibration effects of ground due to shallow tunnel blasting[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005,24(22):4158-4163.

[2]葉培旭，楊新安， 凌保林，等. 近距離交叉隧洞爆破對(duì)既有隧道的振動(dòng)影響[J]. 巖土力學(xué)，2011,32(2):537-541.

YE Pei-xu, YANG Xin-an, LING Bao-lin, et al.Vibration effects on existing tunnel induced by blasting of an adjacent cross tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011,32(2):537-541.

[3]Resende R, Lamas L, Lemos J, et al. Stress wave propagation test and numerical modelling of an underground complex[J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 2014,72:26-36.

[4]管曉明，傅洪賢，王夢(mèng)恕. 隧道近距下穿山坡樓房爆破振動(dòng)測(cè)試研究[J]. 巖土力學(xué)，2014,35(7):1995-2003.

GUAN Xiao-ming，F(xiàn)U Hong-xian，WANG Meng-shu. Blasting vibration characteristics monitoring of tunnel under-passing hillside buildings in short-distance[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014,35(7):1995-2003.

[5]楊年華, 張志毅. 隧道爆破振動(dòng)控制技術(shù)研究[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào), 2010(1): 82-86.

YANG Nian-hua, ZHANG Zhi-yi. Research on the control technology for tunnel blasting vibration[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2010(1): 82-86.

[6]朱正國(guó)，孫明路，朱永全，等. 超小凈距隧道爆破振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及動(dòng)力響應(yīng)分析研究[J]. 巖土力學(xué)，2012,33(12):3747-3753.

ZHU Zheng-guo , SUN Ming-lu , ZHU Yong-quan , et al. Field monitoring on blasting vibration and dynamic response of ultra-small spacing tunnels[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012,33(12):3747-3753.

[7]曹孝君，張繼春，呂和林，等. 淺埋隧道掘進(jìn)爆破地表震動(dòng)效應(yīng)數(shù)值模擬[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2006, 41(6):680-684.

CAO Xiao-jun, ZHANG Ji-chun, Lü He-lin, et al. Numerical simulation of ground vibration effects in shallow tunneling blasting [J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2006, 41(6): 680-684.

[8]姚強(qiáng)，楊興國(guó)，陳興澤，等. 大型地下廠房爆破振動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值模擬[J]. 振動(dòng)與沖擊，2014,33(6):66-70.

YAO Qiang, YANG Xing-guo, CHEN Xing-ze, et al.Numerical simulation of dynamic response of large underground powerhouse subjected to blasting vibration[J]. Journal of Vibration and Shock, 2014, 33(6):66-70.

[9]汪波，何川，夏煒洋. 爆破施工新建地鐵隧道與既有運(yùn)營(yíng)地鐵的相互動(dòng)力響應(yīng)研究[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué)，2011,32(5):64-70.

WANG Bo, HE Chuan, XIA Wei-yang. Study on the interactive dynamic response between the new-built tunnel by blasting construction and the existing operation subway tunnel[J]. China Railway Science, 2011,32(5):64-70.

[10]蔣楠，周傳波 ，羅鋼，等. 鐵路隧道混凝土襯砌爆破振動(dòng)安全判據(jù)[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012,43(7):2746-2750.

JIANG Nan , ZHOU Chuan-bo, LUO Gang , et al. Blasting vibration safety criterion of railway tunnel concrete lining[J]. Journal of Central South University:Science and Technology,2012,43(7):2746-2750.

[11]GB 6722—2003, 爆破安全規(guī)程[S].

[12]JTJ 004-89, 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[13]JTGT D70—2010, 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

第一作者張金燕女，碩士生，1989年生

通信作者林敏男，碩士，教授，碩士生導(dǎo)師，1962年生

第一作者黃春躍男，博士，教授，1971年生

第一作者楊志安男，博士，教授，1963年生

通信作者李熙男，博士生，1987年生