爆破振动激励下的隧道洞口动力响应.pdf

第３２卷 第３期 桂 林 理 工 大 学 学 报 Ｖｏｌ３２Ｎｏ３ ２０１２年８月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｕｇ．　２０１２  文章编号：１６７４－９０５７（２０１２）０３－０４１９－０６　　　　　 ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１２０３０２６ 爆破振动激励下的隧道洞口动力响应 黄志强，邢心魁 （桂林理工大学 ａ广西岩土力学与工程重点实验室；ｂ土木与建筑工程学院，广西 桂林　５４１００４） 摘　要：对隧道洞口在爆破振动激励下的动力响应进行讨论。分析了隧道在爆破开挖下洞口边坡危险 滑面的确定方法，建立了具有结构面的隧道洞口边坡在爆破振动激励下的动力响应计算模型；并在实 际工程背景基础上针对爆破振动作用下的洞口边坡和支护结构的动力响应进行了分析计算。结果表 明，爆破振动的强度、振动持续时间、隧道开挖距离、洞口边坡特征以及支护结构强度等因素均会影 响到隧道洞口边坡的安全稳定性；在爆破振动持续时域内，洞口边坡安全稳定性系数会在一定范围内 产生振荡，隧道支护结构上会产生附加爆破振动压力。 关键词：隧道洞口；爆破振动；动力响应；边坡；结构面 中图分类号：ＴＢ１２３　　　 　　　　　　　　　　　文献标志码：Ａ 研究和数值模拟计算等几种方式。理论分析主要 ０　引　言 ［５－１０］ 采用安全判据法、拟静力法和时程分析法等 。 近年来，随着大规模交通建设的展开，隧道 拟静力法忽略掉振动频率的影响而将爆破振动惯 在公路、铁路、城市轨道交通建设中得到越来越 性力用等效静力来代替，该方法简单实用，但不 广泛的应用。与隧道的总长度相比而言，洞口段 考虑结构体系的动力反应。时程分析法是基于作 是一个有限的区域，但洞口的稳定与安全对隧道 用在边坡体的爆破振动为时域函数而提出的边坡 整体而言具有十分重要的意义。在实际工程建设 振动动力稳定性分析方法，该方法可表现出爆破 中隧道洞口往往是受到爆破振动影响而产生工程 地震波传播过程中的衰减、频谱结构特性及相位 病害的多发地段。在隧道施工过程中，由于洞口 差等因素对边坡稳定性的影响，但没有考虑边坡 段的地质地形条件复杂，结构面及临空自由面多， 本身的结构特性，也没有考虑边坡的动力响应。 振动波的传播和反射状况复杂，因此爆破振动对 在实际研究中，主要有现场监测和室内模型试验 隧道洞口段的影响比隧道洞身的影响要复杂得多。 两种方式。现场试验主要针对爆破振动质点速度、 研究表明［１－４］大量隧道洞口在振动作用下产生破 质点振动加速度、围岩与支护的变形或应力状态、 坏，洞口边坡失稳、洞口地表过度沉降或过度变 洞口地表形变等参数展开监测，通过对监测数据 形、洞口坍塌等灾害时有发生，从而影响隧道的 的分析来讨论隧道洞口的安全性。但此类试验测 正常使用。为保障隧道工程的顺利开展、促进安 定的参数受地质地形条件、围岩特性、测试设备 全建设及相关理论的发展和完善，展开隧道洞口 性能以及测试方案等因素的影响较大，随机因素 在爆破振动作用下的动力响应研究具有重要的理 较明显，若没有明确的理论为基础，其测定和分 论价值和必要的工程意义。 析的结果可借鉴性不强。室内试验主要是采用振 目前国内外针对隧道洞口在爆破振动激励下 动台物理模型试验来讨论隧道洞口在振动激励下 的动力反应问题的研究主要采用理论分析、实验 的响应问题。但这类试验往往仅限于平直滑面、 　收稿日期：２０１２－０７－１２ 　基金项目：国家自然科学基金项目 ；广西岩土力学与工程重点实验室资助项目 （１１ｃｘ０３１） 　作者简介：黄志强 （１９７７—），男，博士，讲师，研究方向：爆炸力学和地下工