考虑衬砌背后空洞的隧道振速公式优化研究

方案

以重庆彭水县的已有杉树陀隧道为实例，其监测方案为采用L20智能爆破测振仪对已有隧道衬砌质点振速进行监测量测，防止爆破振动振速较大对隧道衬砌结构受力不均匀造成不利影响而进行监测，其目的是为了便于发现问题可以快速采取控制措施。测点布置根据工程类比优化设计布置，其中新建工程和已有隧道相邻侧墙振动速率普遍大于相反侧，因此测点布置一般布置在已有隧道邻爆边侧墙底部[3]，工程测试布点位置图如图1与图2。

2.2 监测结果及分析

在新建工程进行爆破作业时，在已有隧道洞身内进行多段布点布置，記录其位移、沉降与振动速度，其重点记录的是监控量测布置点的振速最高值，进而结合理论以及地质雷达无损探测试验结果，针对其隧道衬砌背后空洞存在段的实测结果进行整合建立公式拟合分析，与经典公式相对比，修正参数进行优化。通过分析实时数据得出洞身振动振速哀减衰弱规律，根据已有隧道爆破振动速率，进而便于对隧道结构的安全稳定性进行评价评估，确保结构的稳定性以及施工的安全性。质点振动方向一般考虑三个方向（竖直、环向和水平方向），结合工程实际情况采取工程类比法，根据经典公式考虑缺陷空洞，得出已有隧道邻爆侧墙水平径向爆破振速公式[4]，设 通过变换将公式（1）变化为公式（2）。

式中：Q：爆破炸药质量（kg）;R：爆破点距爆破中心距离（m）;K：爆破点地质相关系数;？琢：地质爆破点条件相关的哀减系数。

其中系数R=0.9934，K=162.2925，？琢=1.6286。哀减指数？琢=1.6286、K=162.2925，属于中硬岩石的范围。

3  结语

本文简介了隧道衬砌背后空洞的形成原因以及危害，考虑邻近爆破作用下已有隧道背后空洞存在的情况下利用最小二乘法对隧道衬砌结构质点水平径向振速公式进行优化，本文仅考虑了隧道结构衬砌背后存在空洞的情况，未考虑多因素下同时存在状态下的动力响应，因此多因素耦合情况还有待进一步进行系统的研究。

参考文献：

[1]董永香，夏昌敬，段祝平.平面爆炸波在半无限混凝土介质中传播与衰减特性的数值分析[J].工程力学，2006（02）：60-65.

[2]朱瑞赓，李铮.爆炸地震波的现场测量及其安全距离[J].爆破与冲击，1982（01）：60-7.

[3]罗攀峰.爆破振动作用下空洞对杉树陀隧道衬砌结构的影响研究[D].

[4]夏昌猛.新建隧道爆破震动对既有平行隧道影响研究[D].

[5]方兴.爆破地震波作用下隧道衬砌结构动力响应研究[D].成都：西南交通大学，2011.

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