下穿隧道爆破施工引发山区高速公路路基动力响应及控制研究

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1、下穿隧道爆破施工引发山区高速公路路基动力响应及控制研究1绪论1.1问题的提出及研究意义新中国成立，特别是改革开放以来，国民经济水平不断提高，我国铁路交通蓬勃发展。为加快西部经济建设，缩小与发达地区的差距，2000年初党中央、国务院召开西部地区开发会议，并提出意义深远的西部大开发战略思想，自此西部地区迎来了建设与发展的春天，先后投资建设了青藏铁路、渝怀铁路、宁西铁路、西康铁路、兰渝铁路、宜万铁路等国家重点工程。2004年1月，我国第首个行业规划《中长期铁路网规划》经过国务院常务会议讨论并通过，规划了截至2

2、020年我国铁路建设的宏伟蓝图。正是在这份纲领性文件的推动下，世界上海拔最高的铁路青藏铁路提前一年建成通车，顺利完成了全国铁路第六次大面积提速，大秦铁路突破世界重载运量极限，更推动京津城际铁路开通运营，开辟中国高速铁路的新纪元。为适应全面建设小康社会的目标要求，2008年10月，国家发展和改革委员会批准了《中长期铁路网规划（2008年调整）》。新规划目标：截止2020年，全国铁路营运里程总长达到51.210km以上：建设客运专线41.610km以上，规划四纵四横快速通道等客运专线以及部分地区城际客运系统

3、；规划建设新线约44.110km，以扩大西部路网规模为主，形成西部铁路网骨架，完善中东部铁路网结构，提高对地区经济发展的适应能力；规划既有线增建复线41.910km，既有线电气化改造42.510km，加强既有路网技术改造和枢纽建设，提高路网既有通行能力。2013年12月28日，中国铁路营运里程一天新增2000km，突破51.010km大关。其中，时速120km及以上线路超过44.010km；高速铁路突破41.010km，在建规模41.210km，使中国成为世界上高速铁路运营里程最长，在建规模最大的国家；

4、复线和电气化里程分别达到44.610km和45.410km。未来一段时间内将会有越来越多的铁路线在祖国大地兴建。..1.2国内外研究现状爆破地震波对建构/筑物造成的破坏处于爆破公害首位[2,3]，各国学者致力于研究其产生机制和控制措施。许多工程实例已表明，爆破施工如不重视爆破振动的破坏作用，不采取适当爆破控制措施，则可能会造成不必要的人员财产损失。近年来，由于浅埋城市隧道爆破施工造成的地面建筑物破坏的现象越来越多。爆破地震波的产生机理，传播、衰减规律、结构的动力响应机理以及控制爆破措施等一直受到专家、学

5、者的关注。前人通过模拟实验、现场观测、理论分析以及数值分析等手段进行广泛的研究，取得了大量的研究成果，但是由于爆破本身的复杂性、地震波传播介质多样性和不确定性、加之测试仪器本身反应特性等，涉及因素很多，并且这些因素极其复杂。因此，时至今日，还有许多问题有待学者们进一步研究。美国的Rockdash;比例距离来修正爆破振动衰减经验公式。.2爆破地震波产生机理及其对结构的破坏效应2.1引言爆破施工已广泛用于岩石隧道工程中，其具有操作简单、施工方便、成本低廉等优点，同时具有一些缺点，炸药在岩体中爆炸产生的爆破振

6、动就是其中之一。爆破振动是爆破地震波在岩土体中传播时引发质点发生振动。炸药爆炸在破岩的同时，不仅能引发岩体自身、地下、地上的建/构筑物产生动力响应并可能造成危害，还会使爆区的人们心理上产生恐慌不安。因此，为预防工程事故的发生，应当深入研究爆破地震波的产生机理、传播及衰减规律以及对结构的破坏效应。本章将介绍了爆破地震波的产生机理、类型、特征、波动方程，并深入分析爆破地震波的传播和衰减规律以及对建筑结构物的危害效应。2.2爆破地震波产生机理及传播规律炸药在岩体中爆炸时，产生的爆炸波和高温、高压的生成物，对围

7、岩产生剧烈的压缩和冲击作用，使围岩产生变形、破坏和抛掷等称为爆炸作用。爆炸作用分为动力作用和静力作用两部分，动力作用是指爆破生成的冲击波、应力波以及地震波对围岩形成的破坏作用，静力作用是指爆破生成物的静压和膨胀造成围岩的破坏作用。爆破作用不仅与炸药类型、用量有关，还与围岩特性、埋置深度等有关。如裸露的药包爆炸时，将产生空气冲击波，埋置深度较浅的药包爆炸则主要产生冲击波。当药包在岩土介质中爆炸时，通常认为：在爆破近区（药包半径的3～7倍）传播的是冲击波；在中区（药包半径的8～150倍）冲击波逐渐转化为应力

8、波，其传播速度逐渐接近于声波速度；在远区（药包半径的150倍以上）则为近似于弹性震动的地震波。当岩体破坏和爆炸产物向空中逸散时，还会在空气中产生空气冲击波。为便于阐述爆破地震波产生的全过程，这里以单个集中药包为例进行分析。爆破振动效应随着距离爆源增大而减小，所以爆破作用具有一定范围。爆破作用的内部作用是指炸药包距离自由面很远时，爆破作用无法达到自由面，只在炸药包周围有爆破作用。.3下穿隧道爆破施工引起既有高速公路路基的动力响应研究.....