小凈距隧道的爆破震動響應研究分析

李萍萍　寧翠萍

摘要：隨著經濟的迅速發展，交通運輸量不斷增加，地下空間的開發利用變得越來越重要。在現有隧道附近修建新的隧道不僅可以提高運輸能力，而且可以減少建設投資。然而，由于工程地形和地質條件的影響，新建隧道與現有隧道之間的距離往往相對較小，所以容易出現問題。本文以小瓢溝隧道工程為依托，研究了現有隧道爆破對新隧道的爆破振動響應。通過ANSYS/LSDYNA有限元軟件，并結合小瓢溝隧道的具體工程情況，進行相關研究分析。

關鍵詞：小凈距；既有隧道；爆破

1 工程介紹

改建鐵路西安至安康增建二線XKS1標工程小瓢溝二號隧道，新建隧道與現有大瓢溝為小凈距隧道，該隧道的初始里程為DK79+993，隧道的最終里程是DK80+570，隧道全長約為577m。

2 模型的建立

本章基于ANSYS/LSDYNA有限元程序，有限元模型的大小取為65m×42m×35m，整體有限元的模型如圖1所示。模型的六個邊界均應用無反射邊界，模型底部應用三個方向的約束。在有限元模型中，圍巖為solid181 solid element，襯砌采用shell163 shell element。

3 模擬結果分析

為了確定新建隧道爆破施工時，現有隧道監測點的合理布置，本文以隧道里程DK80+354爆破面為例，進行了相關數值的模擬。隧道里程DK80+354處兩隧道凈距約為10m。

圖2顯示了現有隧道的關鍵節點的位置。現有研究表明，新建隧道爆破時，既有線路迎爆側的振動響應遠大于背爆側，而隧道迎爆側直墻段處的振動強度大于其他位置。其中，關鍵節點3距離地面1.2m，關鍵節點4距離地面1.8m，關鍵節點5距離地面2.4m，關鍵節點6距離地面4.8m，關鍵節點8、9與關鍵節點6、5關于隧道中心線對稱布置。

圖3為新建的隧道爆破開挖時現有線里程DK80+354處洞周對應關鍵節點的振速時程曲線。圖3中現有隧道關鍵測點的振速峰值繪制在圖4中，得到了DK80+354里程處的現有隧道洞周振速峰值的變化趨勢圖。

從圖3和圖4分析可以看出，現有隧道的迎爆側關鍵節點3處的振速最大，關鍵節點6處的振速其次，關鍵節點4處的振速比節點3處和節點6處的振速略小。在現有隧道的背爆側，節點10處的振動速度是最大的，節點8處和節點9處振動速度相近。拱頂節點7處比拱底節點1處的振速略大，且兩者的振速都大于背爆側節點的振動速度。

4 結論

現有隧道迎爆側的振動速度明顯大于背爆側的振動速度。在爆破開挖面，迎爆側離地面約1.2m處振動速度最大，離地面約1.8m處振動速度其次。

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作者簡介：李萍萍（1985），女，漢族，江蘇連云港人，碩士，講師，主要從事力學與結構工作。