隧道爆破地震作用下燃气管道动力响应规律研究

摘要

以北京地铁11号线金顶街站C出入口横通道爆破工程为背景，采用有限元软件LS-DYNA对邻近燃气管道及地表土体的爆破动力响应进行计算分析，结合管道及上方地表振动速度监测结果，验证了数值模型的有效性。在此基础上，建立隧道下穿燃气管道数值模型，分析不同掏槽孔延期时间、单孔药量、土体性质对管道振动特征和动应力分布的影响。研究结果表明：数值模型与现场实测结果相比，峰值振速的相对误差未超过20%;在爆破地震波影响下，燃气管道横截面的峰值合振速(peak particle velocity, PPV)和有效应力峰值均出现在背爆侧；在燃气管道轴线方向上，当距离隧道中心的水平距离超过3 m时，地表土体与管道顶部振动速度存在明显的线性关系；掏槽孔孔间延期时间增加时，燃气管道横截面各点的峰值合振速和有效应力变化不大；单孔药量由0.2 kg增大至0.6 kg,峰值合振速增大0.5～2.5倍，有效应力增大0.5～1.5倍。燃气管线周围土体为粉质黏土时对峰值合振速和有效应力的影响最大，黏质粉土其次，杂填土最小。

关键词

隧道工程 / 爆破振动 / 燃气管道 / 振动响应 / 数值模拟