万石山隧道爆破振动特性及施工控制技术研究
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摘要
本文以厦门机场高速公路万石山隧道为工程背景，在充分考虑隧道围岩的工程地质特点及施工环境状况的基础上，将理论研究、现场监测及工程应用相结合，有效解决了闹市区重大高压输电系统及复杂建筑结构物下的隧道施工控制技术，得出了以下结论：
(1)对爆破地震波进行了分类、分析及总结，并在此基础上研究了爆破地震波传播特征，探讨了的爆破地震与天然地震的区别，总结了爆破振动参量的表征，为爆破振动的监测和分析提供了理论基础。
(2)通过使用EXP3850-3型测震仪对隧道开挖过程中地面建筑物的振动特征进行监测，并运用Matlab软件自编二元回归程序，对监测数据进行了分析处理，得出了符合隧道围岩特点的爆破振动传播规律，为现场开挖施工提供了指导。
(3)通过对该隧道的爆破振动测试波形进行时域分析、频谱分析及功率谱分析，得出了爆破振动波的主振频率范围，最终确定了考虑主振频率因素的安全控制速度，并计算出各段别的最大安全药量。
(4)在选择掏槽形式、爆破参数、分段延期时间的不同的情况下，通过采取多段微差爆破、控制最大段药量、增加自由面等技术措施，进行了四次爆破试验，确定了满足该隧道施工要求的爆破参数，提出万石山隧道的安全施工控制措施，将拟定的保护建筑物处的振动速度，完全控制在爆破安全规程允许的标准以内。
(5)本项目的研究成果可作为今后类似隧道工程施工参考。
By completely studying the engineering geologic condition of the surrounding rock and environment of Wanshishan tunnel in the highway to Xiamen Airport, Based on the theoretical research , field monitoring and engineering application, the very difficult problem of excavation under the transmission tower of ultra high voltage and large and complicated ground buildings in the central area of the city was solved successfully. The main research works have been done as follows:
(1) The classification of blasting vibration wave and its propagation regularity are investigated and the difference between blasting vibration and natural earthquake is studied. How to selection and characterization of vibration parameters is summarized. These expressions afford some theoretical bases for monitoring and analyze of blasting vibration.
(2) The vibration of ground buildings are monitored used EXP3850 instrumentation during the process of digging the tunnel. The experimental data are analyzed and processed through binary regression using a Matlab program. The attenuation laws of blasting vibration conform to the surrounding environment of wanshishan tunnel wad concluded. It can give guidance to the drilling work.
(3) The blasting vibration waves are studied through time domain, frequency domain and power spectrum analysis and the range of frequency was put forward. At last, the safety criterion considering frequency was conducted.
(4) The field test was carried out through millisecond blast and controlling the outmost explosive quantity and increasing free-surface. On the condition of the difference of cut pattern, blasting parameters and delay time four blasting design are put forward and the reasonable blasting parameter was proposed. The vibration velocities of the surrounding buildings were controlled in order to ensure Wanshishan tunnel construction smoothly.
(5) The investigation could be used as references in the design and construction of tunneling engineering under the similar conditions.
(1)对爆破地震波进行了分类、分析及总结，并在此基础上研究了爆破地震波传播特征，探讨了的爆破地震与天然地震的区别，总结了爆破振动参量的表征，为爆破振动的监测和分析提供了理论基础。
(2)通过使用EXP3850-3型测震仪对隧道开挖过程中地面建筑物的振动特征进行监测，并运用Matlab软件自编二元回归程序，对监测数据进行了分析处理，得出了符合隧道围岩特点的爆破振动传播规律，为现场开挖施工提供了指导。
(3)通过对该隧道的爆破振动测试波形进行时域分析、频谱分析及功率谱分析，得出了爆破振动波的主振频率范围，最终确定了考虑主振频率因素的安全控制速度，并计算出各段别的最大安全药量。
(4)在选择掏槽形式、爆破参数、分段延期时间的不同的情况下，通过采取多段微差爆破、控制最大段药量、增加自由面等技术措施，进行了四次爆破试验，确定了满足该隧道施工要求的爆破参数，提出万石山隧道的安全施工控制措施，将拟定的保护建筑物处的振动速度，完全控制在爆破安全规程允许的标准以内。
(5)本项目的研究成果可作为今后类似隧道工程施工参考。
By completely studying the engineering geologic condition of the surrounding rock and environment of Wanshishan tunnel in the highway to Xiamen Airport, Based on the theoretical research , field monitoring and engineering application, the very difficult problem of excavation under the transmission tower of ultra high voltage and large and complicated ground buildings in the central area of the city was solved successfully. The main research works have been done as follows:
(1) The classification of blasting vibration wave and its propagation regularity are investigated and the difference between blasting vibration and natural earthquake is studied. How to selection and characterization of vibration parameters is summarized. These expressions afford some theoretical bases for monitoring and analyze of blasting vibration.
(2) The vibration of ground buildings are monitored used EXP3850 instrumentation during the process of digging the tunnel. The experimental data are analyzed and processed through binary regression using a Matlab program. The attenuation laws of blasting vibration conform to the surrounding environment of wanshishan tunnel wad concluded. It can give guidance to the drilling work.
(3) The blasting vibration waves are studied through time domain, frequency domain and power spectrum analysis and the range of frequency was put forward. At last, the safety criterion considering frequency was conducted.
(4) The field test was carried out through millisecond blast and controlling the outmost explosive quantity and increasing free-surface. On the condition of the difference of cut pattern, blasting parameters and delay time four blasting design are put forward and the reasonable blasting parameter was proposed. The vibration velocities of the surrounding buildings were controlled in order to ensure Wanshishan tunnel construction smoothly.
(5) The investigation could be used as references in the design and construction of tunneling engineering under the similar conditions.
引文
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