爆破荷载作用下大断面隧道围岩累积损伤特性

摘要

【目的】随着交通基础设施建设的快速推进，大断面隧道在公路、铁路等工程中的应用日益广泛。钻爆法作为常用的隧道开挖技术，虽具备高效破岩的优势，但在爆破荷载作用下会对隧道围岩产生累积损伤，进而影响围岩稳定性及隧道施工安全。因此，深入研究爆破荷载作用下大断面隧道围岩的累积损伤特性具有重要的工程意义。【方法】依托实际隧道工程项目，综合采用数值模拟与现场试验相结合的技术路线，系统分析大断面隧道围岩在爆破荷载作用下的累积损伤演化规律。数值模拟部分利用ANSYS/LS-DYNA建立符合实际工况的隧道模型，模拟单个断面多段炮孔的分段起爆过程，重点探究不同爆破加载次数条件下围岩的损伤状态变化。为验证数值模拟结果的可靠性，开展现场爆破监测试验，在围岩关键部位布设监测点，采用高精度监测设备实时采集爆破过程中的质点振动速度等关键数据。【结果】数值模拟结果表明，围岩损伤范围和损伤程度随爆破加载次数呈非线性增加关系，且不同雷管段别的起爆对围岩损伤的影响存在差异。现场监测结果显示，测点质点峰值振动速度与爆心距呈负相关关系。将实测拟合振速与数值模拟结果对比，二者整体趋势一致且偏差较小，有效验证了数值模型的准确性。【结论】研究成果可为大断面隧道爆破施工提供理论依据，有助于优化爆破设计、合理控制爆破参数，降低爆破对围岩的累积损伤风险，切实保障隧道施工安全与围岩稳定，并为类似工程的科学施工提供参考。

关键词

大断面隧道 / 爆破荷载 / 累积损伤 / 峰值振速 / 深埋隧道 / 围岩稳定