三孔小净距隧道合理净距确定与爆破振动响应研究
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摘要
近年来,小净距隧道已经成为研究的热点。然而,由于这类隧道结构型式较为特殊,各邻近隧道施工相互影响大,在设计和施工过程中均存在许多关键问题需要解决,因此,对该型隧道进行有针对性的研究显得十分必要。
本文依托于南京韩府山隧道群工程,通过理论分析、数值模拟和现场测试相结合的方法,对三孔小净距隧道合理净距的确定做了细致、有针对性的研究。本文所做具体工作如下：
(1).对研究三孔小净距的合理净距的研究价值及国内外的研究现状进行了较为详细的阐述；同时通过运用FLAC3D模拟,对影响并行三孔小净距隧道合理净距的各方面因素做了分析对比。确定了三孔小净距合理净距大小,为类似工程提供参考。
(2).结合韩府山隧道群爆破振动的实际监测,分析对比了爆破时邻近洞室的不同部位、不同测点的动态响应,分析了爆破应力波对邻近洞室不同部位所产生的影响。
(3).以韩府山三孔小净距隧道为依托工程,通过运用MIDAS/GTS进行模拟,分析了爆破动荷载给不同净距下邻近洞室所产生的影响,得出了一些有益结论。研究成果对设计与施工小净距隧道有一定的参考价值。
The neighborhood tunnel has become a research hotspot in recent years. However, near tunnels impact each other greatly when being excavated because of its specialty of this tunnel structure. Dozens of key questions are to be solved in the design and construction process, so it is highly necessary to typically study the neighborhood tunnel.
Based on Hanfushan tunnels, this paper has done delicately research on its reasonable spacing of the three-hole neighborhood tunnel with the method of theoretical analysis, numerical simulation and theatre test at the scene.
In this thesis, the main contents are followed:
Firstly, research value and research status on three-hole parallel neighborhood tunnels have been elaborated in detail. Meanwhile, using FLAC3D, we've analyzed and compared the factors impacting the reasonable spacing of three-hole neighborhood tunnels, determined a reasonable spacing of the three-hole parallel neighborhood tunnel, so as to provide a reference for the similar project concerned.
Secondly, according to the actual monitoring of blasting vibration of Hanfushan tunnels, the dynamic responses of different points and different parts in adjacent chambers have been analyzed and compared. The influence of blasting stress wave on adjacent chambers has been researched as well.
Thirdly, Based on Hanfushan three-hole neighborhood tunnels, applying MIDAS/GTS, we've analyzed the influence on adjacent chambers with different spacing by blasting loads. Useful conclusions have been attained, offering certain reference value to the design and construction of neighborhood tunnels.
本文依托于南京韩府山隧道群工程,通过理论分析、数值模拟和现场测试相结合的方法,对三孔小净距隧道合理净距的确定做了细致、有针对性的研究。本文所做具体工作如下：
(1).对研究三孔小净距的合理净距的研究价值及国内外的研究现状进行了较为详细的阐述；同时通过运用FLAC3D模拟,对影响并行三孔小净距隧道合理净距的各方面因素做了分析对比。确定了三孔小净距合理净距大小,为类似工程提供参考。
(2).结合韩府山隧道群爆破振动的实际监测,分析对比了爆破时邻近洞室的不同部位、不同测点的动态响应,分析了爆破应力波对邻近洞室不同部位所产生的影响。
(3).以韩府山三孔小净距隧道为依托工程,通过运用MIDAS/GTS进行模拟,分析了爆破动荷载给不同净距下邻近洞室所产生的影响,得出了一些有益结论。研究成果对设计与施工小净距隧道有一定的参考价值。
The neighborhood tunnel has become a research hotspot in recent years. However, near tunnels impact each other greatly when being excavated because of its specialty of this tunnel structure. Dozens of key questions are to be solved in the design and construction process, so it is highly necessary to typically study the neighborhood tunnel.
Based on Hanfushan tunnels, this paper has done delicately research on its reasonable spacing of the three-hole neighborhood tunnel with the method of theoretical analysis, numerical simulation and theatre test at the scene.
In this thesis, the main contents are followed:
Firstly, research value and research status on three-hole parallel neighborhood tunnels have been elaborated in detail. Meanwhile, using FLAC3D, we've analyzed and compared the factors impacting the reasonable spacing of three-hole neighborhood tunnels, determined a reasonable spacing of the three-hole parallel neighborhood tunnel, so as to provide a reference for the similar project concerned.
Secondly, according to the actual monitoring of blasting vibration of Hanfushan tunnels, the dynamic responses of different points and different parts in adjacent chambers have been analyzed and compared. The influence of blasting stress wave on adjacent chambers has been researched as well.
Thirdly, Based on Hanfushan three-hole neighborhood tunnels, applying MIDAS/GTS, we've analyzed the influence on adjacent chambers with different spacing by blasting loads. Useful conclusions have been attained, offering certain reference value to the design and construction of neighborhood tunnels.
引文
[1]仇文革.地下工程近接施工力学原理与对策研究：[博士学位论文].成都：西南交通大学,2003
[2]石洪超.小净距隧道掘进爆破振动效应的研究及应用：[硕士学位论文].成都：西南交通大学,2008
[3]曲道峰.小净距隧道施工技术.山东交通科技,2005,(3)：65～72
[4]A. M. Hefoy, H. c. Chua, J. Zhao. Parametric studies on the interaction between existing and new bored tunnels. Tunneling and Undergound Space Techaology, 2004 (4):471
[5]C. W. W. Ng, K. M. Lee, D. K. W. Tang. Three-dimensional numerical investigations of new Austrian tunneling method (NATM) twin tunnel interactions. Can. Geoteeh.2004,41:523-539
[6]蔡小林,吴从师,Swoboda.小间距浅埋隧道的支护设计探讨.岩石力学与工程学报,2005.24(S2)：5943～5949
[7]万明富.隧道围岩净距讨论与小净距隧道研究.公路,2000,07(1)：57～58
[8]李四平.岩石力学简明教程.中国矿业学院出版社
[9]采矿手册.冶金工业出版社,1990
[10]李士军.深圳市横龙山匝道式隧道围岩稳定性的有限元分析
[11]近接隧道施工的设计与指南.日本铁道综合技术研究所,1987
[12]Jamshid Ghaboussi, Randall E. Ranken. Interaction between two Parallel tunnels. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics,1977 (1):75-103
[13]Fujita K. On the surface settlements caused by various methods of shield tunnelling. In Proceeding of the 11th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco,12-16 Aug.1985. A. A. Balkema, Rotterdam, The Netherlands.1985,4:609-610
[14]Fang YS, Lin J. S, Su C. S. An estimation of ground settlement due to shield tunnelling by the Peck-Fujita method. Canadian Geotechnical Journal,1994,31: 431-443
[15]刘明高.小净距隧道合理净距及其施工方法研究：[硕士学位论文].北京：北京工业大学,2007
[16]门妮.小净距隧道最小合理净距及支护研究：[硕士学位论文].长春：吉林大学,2008
[17]鲁彪.小净距隧道最小安全净距与连拱隧道中墙优化研究：[硕士学位论文].长 安：长安大学,2004
[18]刘伟.小净距公路隧道净距优化研究：[博士学位论文].上海：同济大学,2004
[19]刘伟,靳晓光,陈少华.高速公路小净距隧道合理净距的探讨.地下空问,2004,24(3)：380～385
[20]田志宇,何川,姚勇,等.双洞小净距隧道合理净距模型试验研究.2005年全国公路隧道学术会议论文集,人民交通出版社,2005：37～41
[21]张永兴,胡居义,何青云,等.基于强度折减法小净距隧道合理净距的研究。水文地质工程地质,2006(3)：64～67
[22]张向东,林增华.基于ANSYS确定小净距隧道合理净距的数值模拟。北方交通,2008(9)：81～83
[23]刘伟,杨林德,蒋树屏.小净距公路隧道合理取值的判断准则.2005年全国公路科技青年论坛论文集
[24]中野言一郎,马积薪译.关于隧道开挖中超近爆破的研究.隧道译丛,1994(10)：1～10
[25]汪洋,陈亮,江西华.小净距隧道施工的爆破振动监测.2006年第三届全国公路科技创新高层论坛
[26]楼晓明,郑俊杰等.隧道爆破振动速度研究.有色金属,2007,59(3)：31～34
[27]杨异田.隧道工程监测和信息化设计原理[M]。中国铁道出版社,1990
[28]朱永全,何本国.超小净距地铁隧道爆破振动监测与分析。铁道建筑,2008,10：69～72
[29]张庆军.武隆小净距隧道掘进控制爆破技术及其应用：[硕士学位论文].成都：西南交通大学,2006
[30]贾坤.公路隧道掘进爆破的现场监测与数值模拟研究：[硕士学位论文].重庆：重庆交通大学,2007
[31]顾翠莲.相邻特大断面隧道爆破施工相互影响的研究：[硕士学位论文].上海：同济大学,2007
[32]张永生,刘少泷.爆破震动对单拱隧道结构的作用数值分析.山西能源与节能,2009,,52：23～25
[33]黄红元,刘伟.爆炸荷载作用下岩溶区隧道围岩变形分析.公路交通技术,2003,(6)：72～75
[34]谭忠盛,杨小林.复线隧道施工爆破对既有隧道的影响分析.岩石力学与工程学报,2003,22(2)：281～284
[35]贾光辉,王志军。爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究.华北工学院学报,2001,22(6)：445～448
[36]钟建辉.邻近隧道爆破震动对既有隧道影响的研究.工程爆破,2004,10(4)： 69～73
[37]姚勇,何川.爆破振动对相邻隧道的影响性分析及控爆措施.解放军理工大学学报,2007,8(6)：702～708
[38]张庆彬.小净距隧道爆破震动效应研究：[硕士学位论文].长沙：长沙理工大学,2006
[39]马军秋.平行三孔大断面小净距隧道施工技术与力学特性研究：[硕士学位论文].长沙：中南大学,2010
[40]冯文件.V级围岩小净距隧道中夹岩稳定性及尺寸优化的研究：[硕士学位论文].重庆：重庆大学,2009
[41]沈明荣.岩体力学.上海,同济大学出版社,1999
[42]陈育民,徐鼎平.FLAC/FLAC3D基础与工程实例.中国水利水电出版社,2008
[43]刘波,韩彦辉。FLAC原理、实例与应用指南.北京：人民交通出版社,2005
[44]陈育民,徐鼎平.FLAC/FLAC3D原理及隧道工程解析指南.中国水利水电出版社,2008
[45]林世雄.爆破测振技术有关问题的探讨.爆破,2009,26(2)：105～107
[46]龚建伍,夏才才初.鹤上三车道小净距隧道爆破振动测试与分析.岩石力学与工程学报,2007,26(9)：1882～1887
[47]姚勇,何川,晏启祥.董家山隧道小净距段爆破控制的数值模拟.岩土力学,2004,25(增2)：501～506
[48]李云,龚伦.近接隧道施工爆破振动监测技术.科技创新导报,2009,22：64～66
[49]张国华,刘明贵等.近爆源的既有隧道爆破振动之安全判断依据.土工基础,2009,23(4)：88～90
[50]叶显亮.隧道爆破施工对附近房屋的振动监测与影响分析.贵州大学学报,2010,27(2)：123～125
[51]王明年,潘晓马,张成满等.邻近隧道爆破振动响应研究.岩土力学,2004,25(3)：412～414
[52]姚勇,何川,田志字,等.并设双洞小净距隧道爆破振动行为特征研究.2005年全国公路隧道学术会议论文集.北京：人民交通出版社,2005：51～56
[53]朱传云,王晓兴,舒大强,王成.槽挖爆破对倒悬体的振动影响监测与分析.武汉大学学报,2001,34(2)：20～23
[54]王世平,黄昌富.闹市区地下工程浅埋暗挖微震动控制爆破试验研究.铁道建筑技术,2002,(4)：61～63
[55]中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》(GB6722-2003)[S].北京：中国标准出版社,2004
[56]彭道富等.近距离爆破对既有隧道的振动影响.中国铁道科学,2005,26(4)： 73～76
[57]毕继红,钟建辉.邻近隧道爆破震动对既有隧道影响的研究.工程爆破,2004,10(4)： 69～73
[58]阳生权等.爆破震动作用下公路隧道动力特性分析.岩石力学与工程学报,2005,24(增2)：5803～5807
[59]阳生权等.小净距公路隧道爆破震动观测与分析.工程爆破,2005,11(3)：62～65
[60]赵幸源.隧道爆破开挖效应的动静力有限元分析。中国土木工程学会隧道及地下工程学会1988年第五届年会
[61]文曦.既有隧道受临近隧道爆破开挖影响及安全性评估研究,硕士学位论文：武汉,武汉理工大学,2008
[62]周维垣,杨若琼,岩石力学数学模拟的现状与发展.岩石力学与工程学报,1998,1(17)(增)：937～939
[2]石洪超.小净距隧道掘进爆破振动效应的研究及应用：[硕士学位论文].成都：西南交通大学,2008
[3]曲道峰.小净距隧道施工技术.山东交通科技,2005,(3)：65～72
[4]A. M. Hefoy, H. c. Chua, J. Zhao. Parametric studies on the interaction between existing and new bored tunnels. Tunneling and Undergound Space Techaology, 2004 (4):471
[5]C. W. W. Ng, K. M. Lee, D. K. W. Tang. Three-dimensional numerical investigations of new Austrian tunneling method (NATM) twin tunnel interactions. Can. Geoteeh.2004,41:523-539
[6]蔡小林,吴从师,Swoboda.小间距浅埋隧道的支护设计探讨.岩石力学与工程学报,2005.24(S2)：5943～5949
[7]万明富.隧道围岩净距讨论与小净距隧道研究.公路,2000,07(1)：57～58
[8]李四平.岩石力学简明教程.中国矿业学院出版社
[9]采矿手册.冶金工业出版社,1990
[10]李士军.深圳市横龙山匝道式隧道围岩稳定性的有限元分析
[11]近接隧道施工的设计与指南.日本铁道综合技术研究所,1987
[12]Jamshid Ghaboussi, Randall E. Ranken. Interaction between two Parallel tunnels. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics,1977 (1):75-103
[13]Fujita K. On the surface settlements caused by various methods of shield tunnelling. In Proceeding of the 11th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco,12-16 Aug.1985. A. A. Balkema, Rotterdam, The Netherlands.1985,4:609-610
[14]Fang YS, Lin J. S, Su C. S. An estimation of ground settlement due to shield tunnelling by the Peck-Fujita method. Canadian Geotechnical Journal,1994,31: 431-443
[15]刘明高.小净距隧道合理净距及其施工方法研究：[硕士学位论文].北京：北京工业大学,2007
[16]门妮.小净距隧道最小合理净距及支护研究：[硕士学位论文].长春：吉林大学,2008
[17]鲁彪.小净距隧道最小安全净距与连拱隧道中墙优化研究：[硕士学位论文].长 安：长安大学,2004
[18]刘伟.小净距公路隧道净距优化研究：[博士学位论文].上海：同济大学,2004
[19]刘伟,靳晓光,陈少华.高速公路小净距隧道合理净距的探讨.地下空问,2004,24(3)：380～385
[20]田志宇,何川,姚勇,等.双洞小净距隧道合理净距模型试验研究.2005年全国公路隧道学术会议论文集,人民交通出版社,2005：37～41
[21]张永兴,胡居义,何青云,等.基于强度折减法小净距隧道合理净距的研究。水文地质工程地质,2006(3)：64～67
[22]张向东,林增华.基于ANSYS确定小净距隧道合理净距的数值模拟。北方交通,2008(9)：81～83
[23]刘伟,杨林德,蒋树屏.小净距公路隧道合理取值的判断准则.2005年全国公路科技青年论坛论文集
[24]中野言一郎,马积薪译.关于隧道开挖中超近爆破的研究.隧道译丛,1994(10)：1～10
[25]汪洋,陈亮,江西华.小净距隧道施工的爆破振动监测.2006年第三届全国公路科技创新高层论坛
[26]楼晓明,郑俊杰等.隧道爆破振动速度研究.有色金属,2007,59(3)：31～34
[27]杨异田.隧道工程监测和信息化设计原理[M]。中国铁道出版社,1990
[28]朱永全,何本国.超小净距地铁隧道爆破振动监测与分析。铁道建筑,2008,10：69～72
[29]张庆军.武隆小净距隧道掘进控制爆破技术及其应用：[硕士学位论文].成都：西南交通大学,2006
[30]贾坤.公路隧道掘进爆破的现场监测与数值模拟研究：[硕士学位论文].重庆：重庆交通大学,2007
[31]顾翠莲.相邻特大断面隧道爆破施工相互影响的研究：[硕士学位论文].上海：同济大学,2007
[32]张永生,刘少泷.爆破震动对单拱隧道结构的作用数值分析.山西能源与节能,2009,,52：23～25
[33]黄红元,刘伟.爆炸荷载作用下岩溶区隧道围岩变形分析.公路交通技术,2003,(6)：72～75
[34]谭忠盛,杨小林.复线隧道施工爆破对既有隧道的影响分析.岩石力学与工程学报,2003,22(2)：281～284
[35]贾光辉,王志军。爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究.华北工学院学报,2001,22(6)：445～448
[36]钟建辉.邻近隧道爆破震动对既有隧道影响的研究.工程爆破,2004,10(4)： 69～73
[37]姚勇,何川.爆破振动对相邻隧道的影响性分析及控爆措施.解放军理工大学学报,2007,8(6)：702～708
[38]张庆彬.小净距隧道爆破震动效应研究：[硕士学位论文].长沙：长沙理工大学,2006
[39]马军秋.平行三孔大断面小净距隧道施工技术与力学特性研究：[硕士学位论文].长沙：中南大学,2010
[40]冯文件.V级围岩小净距隧道中夹岩稳定性及尺寸优化的研究：[硕士学位论文].重庆：重庆大学,2009
[41]沈明荣.岩体力学.上海,同济大学出版社,1999
[42]陈育民,徐鼎平.FLAC/FLAC3D基础与工程实例.中国水利水电出版社,2008
[43]刘波,韩彦辉。FLAC原理、实例与应用指南.北京：人民交通出版社,2005
[44]陈育民,徐鼎平.FLAC/FLAC3D原理及隧道工程解析指南.中国水利水电出版社,2008
[45]林世雄.爆破测振技术有关问题的探讨.爆破,2009,26(2)：105～107
[46]龚建伍,夏才才初.鹤上三车道小净距隧道爆破振动测试与分析.岩石力学与工程学报,2007,26(9)：1882～1887
[47]姚勇,何川,晏启祥.董家山隧道小净距段爆破控制的数值模拟.岩土力学,2004,25(增2)：501～506
[48]李云,龚伦.近接隧道施工爆破振动监测技术.科技创新导报,2009,22：64～66
[49]张国华,刘明贵等.近爆源的既有隧道爆破振动之安全判断依据.土工基础,2009,23(4)：88～90
[50]叶显亮.隧道爆破施工对附近房屋的振动监测与影响分析.贵州大学学报,2010,27(2)：123～125
[51]王明年,潘晓马,张成满等.邻近隧道爆破振动响应研究.岩土力学,2004,25(3)：412～414
[52]姚勇,何川,田志字,等.并设双洞小净距隧道爆破振动行为特征研究.2005年全国公路隧道学术会议论文集.北京：人民交通出版社,2005：51～56
[53]朱传云,王晓兴,舒大强,王成.槽挖爆破对倒悬体的振动影响监测与分析.武汉大学学报,2001,34(2)：20～23
[54]王世平,黄昌富.闹市区地下工程浅埋暗挖微震动控制爆破试验研究.铁道建筑技术,2002,(4)：61～63
[55]中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》(GB6722-2003)[S].北京：中国标准出版社,2004
[56]彭道富等.近距离爆破对既有隧道的振动影响.中国铁道科学,2005,26(4)： 73～76
[57]毕继红,钟建辉.邻近隧道爆破震动对既有隧道影响的研究.工程爆破,2004,10(4)： 69～73
[58]阳生权等.爆破震动作用下公路隧道动力特性分析.岩石力学与工程学报,2005,24(增2)：5803～5807
[59]阳生权等.小净距公路隧道爆破震动观测与分析.工程爆破,2005,11(3)：62～65
[60]赵幸源.隧道爆破开挖效应的动静力有限元分析。中国土木工程学会隧道及地下工程学会1988年第五届年会
[61]文曦.既有隧道受临近隧道爆破开挖影响及安全性评估研究,硕士学位论文：武汉,武汉理工大学,2008
[62]周维垣,杨若琼,岩石力学数学模拟的现状与发展.岩石力学与工程学报,1998,1(17)(增)：937～939