浅埋隧道爆破施工对临近建筑物影响分析

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在城市采用钻爆法修建隧道时不可避免下穿城市建筑群,爆破对建筑物的影响越来越受到人们的重视。为保证隧道修建过程中建筑物的安全,对钻爆过程中爆破地震波的传播机理、衰减规律,以及建筑物动力响应特性进行研究并采取有效的控制措施降低爆破振动损伤是至关重要的。本文以福州湖东东路城市隧道下穿建筑群为工程背景,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件结合爆破现场监测对建筑物的振动特性进行了研究。主要结论如下:(1)基于最小二乘法,对爆破振动实测数据进行回归分析,得到适用于本场地的衰减公式。结果表明,爆破施工时建筑物各部位竖直方向振速规律性比较明显,爆破引起的建筑物测点的竖向振速大于其水平向和纵向振速,竖向振速沿着楼层具有高程放大效应,水平向和纵向高程放大效应不明显。竖向振动主频主要集中于25~35Hz之间相较于水平和纵向振动主频更加接近于结构固有频率。(2)利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立弹塑性模型对建筑结构进行全面的分析,结果表明:测点速度和主频率随着楼层的增加所呈现的趋势有所差异,建筑物高程放大效应相比于实测数据更明显。同时,围岩级别越高建筑物位移和振动速度响应越强烈。(3)由于爆破地震波在建筑物内部向上传播时,一部分应变能转化为动能,建筑物柱体剪应力随着楼层增加逐渐降低而速度符合高程放大效应。楼板剪应力相较于柱体剪应力值总体偏小,沿楼板长度方向呈现出先减小后增大的现象,在楼板中心位置出现最小值。(4)利用灰色关联理论对爆破振动的影响因素进行重要度排序,根据因素的重要度排序进行优势分析并采取相应的爆破振动控制措施降低爆破振动效应,有效降低了对建筑物的损伤。
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