[发明专利]一种隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法

说明书

本发明实施例公开了一种隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法，包括：建立隧道施工围岩爆破综合损伤变量计算模型并建立隧道爆破三维计算模型；对爆破参数进行正交设计形成正交方案进行数值模拟以获得对地表振速和围岩损伤数值的模拟结果；形成以地表振速和围岩损伤为输入变量，爆破参数为输出变量的训练样本集和测试样本集；对训练样本集进行学习形成GP预测模型；依据现场施工环境，设定施工段地表振速控制值和围岩损伤控制值，基于所建立的GP预测模型，对爆破参数进行确定，根据确定的爆破参数进行隧道爆破施工。本发明能够通过地表振速和围岩损伤的双指标控制方法，实现对爆破参数的控制，进而减小爆破施工对地表建(构)筑物的影响。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种用于周边环境及围岩保护的隧道钻爆法施工的振速与损伤双指标爆破控制方法。

背景技术

在隧道施工中，钻爆法作为最常用的施工方法，经济性好、高效得到广泛应用。随着城市地铁工程的发展，城市环境隧道施工临近构筑物的情况日益增多，因为爆破控制当导致的爆破效应灾害不断出现，带来重大经济损失。钻爆法施工爆破参数如果不合理，一方面参数过强将会对施工环境带来振动并造成围岩的过大损伤，另一方面参数过弱可能导致施工进度过慢，所以爆破参数的确定对于爆破控制非常关键。

目前的隧道钻爆法施工爆破参数爆破设计已经比较成熟，但是对于爆破参数的控制方法多限于对爆破振速的限制。即传统爆破控制一般是考虑环境目标的限制振速和萨道夫振速公式来确定爆破的参数。而此种情况下，传统的爆破参数确定方法尚存在以下的不足：

1)多数采用经验公式，没有反映不同地层分层对爆破的影响机理；

2)仅考虑虑了爆破振动对环境构筑物的影响(振速)，没有考虑围岩爆破损伤带来的地层安全性影响，评价指标不全面；

3)对于爆破冲击下围岩损伤的计算缺乏有效的方法。

由以上可知，传统的爆破参数确定方法不能很好地适应城市环境临近构筑物的隧道施工。

发明内容

基于此，为解决现有技术所存在的不足，特提出了一种隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法，其特征在于，包括：

S1、建立隧道施工围岩爆破综合损伤变量计算模型，以形成不同爆破参数所对应的围岩损伤值；

S2、根据隧道结构设计方案及隧道所处的地质条件进行建模以建立隧道爆破三维计算模型；

S3、基于步骤S1的隧道施工围岩爆破综合损伤变量计算模型，调整所述隧道爆破三维计算模型对应爆破参数，在选定范围内对爆破参数进行正交设计，形成正交方案并对所述隧道爆破三维计算模型进行数值模拟以获得对地表振速和围岩损伤数值的模拟结果；所述爆破参数包括炸药密度、装药直径、炮孔直径；

S4、记录所述模拟结果，形成以地表振速和围岩损伤为输入变量，爆破参数为输出变量的训练样本集和测试样本集；

S5、基于GP算法对训练样本集进行学习形成GP预测模型，所述GP预测模型能够获得当前施工地段所对应的爆破参数；

S6、依据现场施工环境，设定施工段地表振速控制值和围岩损伤控制值，基于所建立的GP预测模型，对爆破参数进行确定，根据确定的爆破参数进行隧道爆破施工。

可选的，在其中一个实施例中，所述S1包括：

S11、建立本次爆破参数导致的爆炸冲击损伤变量D_C对应的计算模型，对应的公式如下式(1)；