楼房爆破拆除塌落冲击作用下邻近地铁隧道动力响应及安全评估研究

摘要

高大建(构)筑物爆破拆除产生的冲击振动可能会影响邻近地铁隧道的安全服役。论文依托距离地铁隧道仅6.5 m的24层框架结构楼房爆破拆除工程，首先开展了楼房对应区域地铁隧道的振动与动应变现场测试与分析，其次应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了适于描述楼房爆破拆除塌落体触地冲击的地铁隧道结构动力响应三维有限元计算模型，模拟了塌落冲击作用下隧道结构的振动响应特征与动应力变化情况，并与现场实测结果对比分析。研究结果表明：承重立柱钻孔爆破引起的地铁隧道内质点振动速度峰值(8.61 mm/s)大于楼房切口闭合触地冲击引起的质点振动速度峰值(4.95 mm/s),爆破振动主频为100 Hz左右，塌落冲击振动主频为2 Hz左右，塌落冲击荷载作用下的地铁隧道振动速度与Ⅲ级地震烈度引起的结构振动相当(3.82～8.19 mm/s);楼房切口闭合时的低频塌落冲击振动会使地铁隧道管片产生较为明显的附加动应力，管片环向产生4 MPa左右的动态压应力，轴向和切向产生0.4 MPa左右的动态拉应力；受动态拉压循环冲击作用，管片结构若存在内部损伤或施工缺陷，可能会出现既有裂缝扩大或层裂剥落现象；现行《爆破安全规程》(GB6722—2014)确定的f<10 Hz时的10～12 cm/s安全允许质点振动速度值偏于危险，应结合频率特性与动态应变特征进行调整。论文可为塌落冲击作用下地铁隧道的安全评价与安全防护提供参考。

关键词

高层楼房 / 爆破拆除 / 塌落冲击 / 地铁隧道 / 振动特性 / 动力响应