[发明专利]基于现场模型的临近隧道爆破对既有隧道影响的研究方法

权利要求书

1.一种基于现场模型的临近隧道爆破对既有隧道影响的研究方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据有临近既有隧道的隧道爆破工程案例，得到隧道爆破工程案例的爆破方案以及施工组织设计；

S2、根据相似理论原理，针对所述隧道爆破工程案例中某一隧道进行相似理论分析，结合现有混凝土管道的自身材料特征，对实际隧道模型进行相似理论转化，从而确定几何、运动学、力学以及爆破参数的相似比尺；

S3、隧道模型的埋设：根据S1、S2得到的结果，从所述隧道爆破工程案例中选取典型隧道工程作为隧道研究原型模型，选取在几何、运动学、力学相似比尺符合步骤S2的相似理论的混凝土管道作为隧道模型进行试验研究，并对隧道模型进行埋设，埋设时开隧道模型埋设槽，同时对隧道模型上方土体进行覆盖；

S4、试验炮孔布设：根据S1得到的爆破方案以及施工组织设计以及步骤S2得到的爆破参数的相似比尺，布设一定孔深、炸药量以及与隧道模型不同间距的炮孔进行试验，其中，隧道开挖爆破为地面炮孔爆破，并设置不同装药量与距离隧道模型不同距离的炮孔爆破以分析临近隧道爆破对既有隧道的影响；

S5、监测元件布设：在爆破试验前，分别对管道内部相应位置处粘贴固定应变片、速度计、加速度计，以对管道内壁环向和轴向应力应变测试、速度测试、加速度测试；在试验前将自动化监测的水平位移、拱顶和拱底垂直位移以及隧道水平收敛的监测装置进行布设，以对隧道模型自身变形监测；故在爆破试验前，分别对管道上方地表相应位置处固定速度计，以对管道正上方地表沿管道轴线方向及垂直于管道轴线方向进行速度测试，监测元件调试完毕后进入测试状态；

S6、试验炮孔起爆，起爆时通过监测元件进行数据的检测；

S7、将步骤S6获取的试验数据进行保存。

2.根据权利要求1所述的基于现场模型的临近隧道爆破对既有隧道影响的研究方法，其特征在于，步骤S3中选取的隧道工程为小间距隧道工程。

3.根据权利要求1所述的基于现场模型的临近隧道爆破对既有隧道影响的研究方法，其特征在于，步骤S1中得到隧道爆破工程案例的爆破方案以及施工组织设计包括确定单孔最大单段炸药量以及爆破振动引起的临近既有隧道的振动速度分布规律以及变形破坏规律。

4.根据权利要求1所述的基于现场模型的临近隧道爆破对既有隧道影响的研究方法，其特征在于，步骤S2中，对所述某一隧道所进行的相似理论转化，包括确定所述某一隧道的力学、几何、运动学以及爆破参数四方面的参数，并结合现有混凝土管道的材料属性确定几何、弹性模量、容重、速度、加速度、位移时间以及爆破参数的相似比尺。

5.根据权利要求4所述的基于现场模型的临近隧道爆破对既有隧道影响的研究方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

首先确定长度相似系数为10，由于隧道混凝土衬砌和混凝土管道为同种材料，故选取与混凝土管道及隧道混凝土衬砌力学参数相同的材料进行试验，故材料参数相似比均为1，故采用长度相似系数和材料参数作为控制量，同时采用相似理论中的无量纲分析原理得到如下相似比尺：密度相似比尺C_ρ＝1，弹性模量相似比尺C_E＝1，泊松比相似比尺C_μ＝1，粘聚力相似比尺C_C＝C_EC_ε＝1，内摩擦角相似比尺应力相似比尺C_σ＝C_EC_ε＝1，应变相似比尺长度相似比尺位移相似比尺C_u＝C_lC_ε＝10，时间相似比尺C_t＝10，频率相似比尺速度相似比尺加速度其中的C_g表示重力加速度相似比尺。

6.根据权利要求1所述的基于现场模型的临近隧道爆破对既有隧道影响的研究方法，其特征在于，步骤S3中隧道模型上方土体进行覆盖：回填土时不得损坏混凝土管道整体完整性及其防腐层，试验管道上方覆土应为杂填土，且杂填土分层夯实。、