论文摘要
伴随着城市地下交通建设的快速发展,城市地铁、公路隧道、地下人行街道等新颖的地下交通工程不断涌现。虽然长时间的隧道施工积累了数种施工工法,但是矿山法仍然是硬岩地区隧道工程最为经济合理的施工方法。多年来,矿山法在应用中得到不断的改进和完善,但是隧道爆破开挖引起的爆破震动效应却始终没有得到很好的解决。城市新建隧道工程的爆破开挖不可避免地将影响到临近地层和地表既有建（构）筑物,在楼群密集的市区,其产生的后果及带来的损失更是不堪设想。为了研究城市隧道爆破开挖条件下地表建筑的振速响应规律,本文以福州机场高速公路魁岐隧道工程为背景,对隧道上部地表既有古建筑进行质点振速监测与分析,得出测点振速响应规律。同时,结合魁岐隧道现场的实际施工情况,利用大型动力有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对隧道爆破开挖引起地表既有古建筑的振速响应进行数值模拟,辅以验证地表建筑动力响应规律,并提出适用于本工程的合理开挖工序。本文主要工作及成果如下:①通过对福州机场高速公路魁岐隧道工程概况、现有隧道爆破监测原理与常用监测方法的分析,确定了魁岐隧道工程爆破开挖现场监测方案。利用现场试验得出隧道爆破开挖条件下地表建筑振速峰值及主振频率监测结果。②对于现场试验所得监测数据,即测点峰值振速与主振频率进行分析研究,得出隧道爆破开挖条件下地表建筑的主振频率和峰值振速的动力响应规律,结合规范规程确定建筑物的安全状态。③简述数值模拟方法的关键问题,包括:爆破加载模型、爆破荷载的计算、有限域的无反射边界以及阻尼条件的施加。根据魁岐隧道工程实际爆破施工条件,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立三维数值分析模型,计算得出隧道爆破开挖条件下地表建筑测点处的峰值振速。④通过数值模拟结果与现场实测数据的对比分析,说明数值模拟方法在隧道爆破震动效应研究中的可行性。利用数值模拟结果进一步验证了现场实测得出的地表建筑响应规律。⑤利用数值模拟方法,对于隧道采用不同爆破掘进方案时地表建筑的峰值振速进行对比,据此得出隧道合理的开挖工序以指导现场施工。