仙女岩隧道出口下穿油气管道降振控制爆破技术研究

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仙女岩隧道出口段附近有4条埋地输油(气)管道,并且穿越中广线输气管道。在隧道掘进爆破施工过程中,爆破产生的地震效应必会对附近管道,尤其是正上方输气管道造成损伤,甚至破坏。所以,下穿管道的隧道工程掘进爆破技术的研究对现场施工具有巨大意义,同时,进一步的丰富了爆破降振设计理论。本文以上述工程为背景,通过现场爆破试验测得管道上方地表处的振动强度,对其的进行分析发现,其并不符合萨道夫斯基公式。在对爆破振动影响因素以及隧道掘进爆破技术研究的基础上,提出了孔内分段装药的掏槽爆破降振技术方案,并通过有限元软件进行了掏槽孔连续装药和分段装药数值模拟。模拟结果表明掏槽孔分段装药相比于连续装药具有明显的降振效果,掌子面地表处水平X方向最大峰值振动速度的降低约44%,垂直Y方向最大峰值振动速度降低约44.3%,隧道轴线Z方向最大峰值振动速度降低约32.9%;掏槽孔分段装药爆破产生的两段波形在传播过程中出现波形叠加,最大峰值振动速度位置后移,其衰减成波动形式变化。另外,在掏槽孔分段装药的情况下,管道—土体接触处管道和土体的振动情况具有很大的差别,管道的振动速度和频率均大土体,其顶部最大峰值振动速度约为土体的1.21倍,中部最大峰值振动速度约为1.41倍,底部最大峰值振动速度约为1.39倍;同一时刻管道的Von-Mises应力的最大值出现在管道顶部,并且不同时刻的Von-Mises应力分布规律并不一样。结合现场施工情况,以数值模拟结果为基础,对仙女岩隧道进行上台阶掏槽孔分段装药爆破设计。在现场进行爆破设计方案的试验应用,管道正上方地表处的最大峰值振动速度为0.907 cm/s,在安全允许标准范围内,同时具有工程经济效益。以仙女岩隧道为背景,研究了掏槽孔不同分段装药参数的爆破振动情况。在药量相同的情况下,外侧装药小于内侧装药更有利于降低爆破振动;在距爆源较远处的振动峰值受到内装药量的影响。
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