[发明专利]浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工方法

说明书

本发明公开了一种浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工方法，包括以下步骤：a、根据浅埋铁路隧道下穿民房软弱段的特点建立数值模型；b、选取与浅埋铁路隧道下穿民房软弱段相应的数值模型的材料参数；c、浅埋铁路隧道下穿民房软弱段的爆破模拟；d、不同掏槽爆破方式的数值模拟结果分析；e、结合浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工的工程实测数据进行验证，以满足爆破安全振动控制标准要求。利用动力有限元法进行数值模拟分析研究爆破地震的规律，并结合工程实测数据进行验证，在一定程度较为准确地反映爆破振动。研究减震技术方案的爆破减震效果，为制定隧道下穿密集房屋减振爆破方案提供依据，研究开挖隧道的存在对地震波传播规律的影响。

技术领域

本发明涉及浅埋铁路隧道施工技术领域，特别地，涉及一种浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工方法。

背景技术

浅埋铁路隧道下穿民房软弱岩段爆破施工对地面振动效应产生的影响较大。为了能够控制浅埋隧道爆破振动强度，保证建筑物和施工安全，需要确定不同爆破条件下地震波在不同位置处的振动参数，但是由于各种条件的限制，现场监测的数据始终是有限的，尤其是爆破近区和全断面爆破施工。

为了研究爆破地震波的规律，M.A萨道夫斯基公式算法较为普遍，按照萨道夫斯基经验公式估算需要大量的监测数据，准确性较低，受工程地质条件和爆破条件影响大，尚未考虑爆破地震波的频率影响，适用性较差，难于满足爆破安全振动控制标准的要求。

发明内容

本发明提供了一种浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工方法，以解决现有浅埋铁路隧道下穿民房软弱岩段爆破施工，监测数据有限难以保证施工安全；按照萨道夫斯基经验公式估算满足爆破安全振动控制标准的要求的技术问题。

本发明提供一种浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工方法，包括以下步骤：a、根据浅埋铁路隧道下穿民房软弱段的特点建立数值模型；b、选取与浅埋铁路隧道下穿民房软弱段相应的数值模型的材料参数；c、浅埋铁路隧道下穿民房软弱段的爆破模拟；d、不同掏槽爆破方式的数值模拟结果分析；e、结合浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工的工程实测数据进行验证，以满足爆破安全振动控制标准要求。

进一步地，步骤a中的数值模型建立，具体为：采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工的数值模型；浅埋铁路隧道下穿民房软弱段爆破施工采用分步分台阶开挖法，数值模型用于模拟隧道掌子面上台阶爆破掏槽时的震动效应；铁路隧道的断面跨度为10m～20m，高为8m～15m，隧道拱顶至地面的埋置深度为8m～15m，隧道进尺为0.3m～1m；沿着隧道掘进方向建立16m～50m的数值模型，掌子面前方未开挖长度为8m～25m，掌子面后方已开挖部分长度为8m～25m。

进一步地，为了防止爆破地震波在边界处发生反射，在数值模型两侧以及下侧施加无反射边界，数值模型上面为自由边界；隧道段沿隧道中面对称，以隧道中面为对称面建立1/2模型，在对称面上施加对称约束，并且利用规则的六面体网格对数值模型进行划分，从而减少计算数值模型的工作量。

进一步地，当围岩级别为V类围岩时，上覆土层以坡残积土层为主，下伏岩层为泥岩夹砂岩或砂岩，地下水不发育，在建模过程不考虑地下水影响。

进一步地，步骤b中数值模型的材料参数选取包括岩石选取，具体为：基于岩体在爆炸荷载下的大动载荷下的应力应变关系尚未清楚，而岩体在振动状态下弹性模量和屈服强度均随加载速率的变化而变化，岩体材料模型据此选取ANSYS/LS-DYNA程序中材料模型，该材料模型是与应变率有关和考虑失效的各向同性、随动硬化或各向同性和随动硬化的混合模型；通过硬化参数β，来调整各向同性硬化和随动硬化的贡献，β＝0仅随动硬化，0<β<1为混合硬化，β＝1仅各向同性硬化；应变率对强度的影响用Cowper-Symonds模型来考虑，屈服应力与应变率关系如下所示：