浅埋隧道围岩爆破损伤特征及控制方法

摘要

为有效控制隧道围岩在钻爆法施工时的损伤与振动响应，本文以顺城隧道为工程背景，构建基于多物质流固耦合的三维有限元数值模型，分析隧道分区爆破围岩损伤特征和有效应力分布规律，调整炮孔布置及起爆顺序，提出两种爆破设计优化方案。方案Ⅰ为分层掏槽法，采用上导和下导三排掏槽孔0ms优先起爆，周边孔100 ms爆破控制轮廓，底板孔200 ms释放应力，崩落孔300 ms最后起爆。方案Ⅱ为中导掏槽法，中间掏槽孔0 ms起爆，上导两排及中导最下排崩落孔100 ms扩槽，周边孔200 ms成型爆破，底板孔300 ms最后起爆。对比分析垂向振速、隧道成型断面轮廓，结果表明，中导掏槽法能将应力由拱顶和拱底区域向拱腰转移，形成稳定的应力环状分布；爆破垂向振动速度峰值较其他方案降低15%～20%。

关键词

隧道爆破 / 围岩损伤 / 损伤控制 / 数值模拟