冲隧道爆破振动测试报告.doc

东苗冲隧道爆破振动测试
云南公路工程监理咨询

1、工程特点
贵州清镇至镇宁高速公路东苗冲双联拱隧道为上下行合建的六车道高速公路联拱隧道。起止里程K9+290～K9+710全长420m隧道进出口均为削竹式洞门。建筑限界净宽28m净高5.0m由中隔墙分隔为左右两洞内轮廓采用双心圆型式外边墙为曲墙中隔墙为直墙。左洞净空面积83.62m2右洞88.51m2。埋深约为77米最浅埋深约为5米进口较长地段地形偏斜严重。本隧道处于剥蚀、溶蚀丘陵地貌类型隧道垂直一脊向南北的丘体地质情况复杂多变其中Ⅰ类围岩总长255 m〔溶洞极为发育区充填物为软流塑状含碎石粘土富水性强开挖后极易坍塌地段长度50m；围岩为强风化泥岩围岩原构造构造已被破坏风化成富含水份的砂粘土状地基承载力较低地段长度205 m〕；Ⅱ类围岩〔全强风化粉砂质泥岩、砂质页岩遇水易软化沿节理面产生崩塌或剥落〕地段90mⅢ类围岩〔中-弱风化灰岩〕地段75 m。
隧道无地表水体地下水较贫乏地下水主要为孔隙潜水及基岩裂隙水均承受大气降水补给。在K9+580～K9+0段岩溶极发育区在雨季时涌水量相对较大水文地质情况相对较差。

2、爆破振动测试目的
〔1〕为使既有工作面爆破对邻近围岩、已施作的初支或二衬不致产生破坏必须进展爆破震动测试确保实际振速小于相应介质的允许振速。
〔2〕爆破震动衰减规律测试：通过对爆破时距爆源不同间隔 的质点振动参数〔振速、持续时间和频率〕的测试通过回归分析得出该爆破在该施工地质环境条件下的爆破震动衰减规律即获得爆破震动的场地系数和衰减系数用以对以后各次爆破及类似工程爆破产生的振动参数量值进展预报。
〔3〕测量和比拟不同爆破的实际减振效果以此得到合适本工程的最正确爆破方案确保邻近构造特别是中隔墙或围岩受到的影响最小。

3、系统组成及测振原理
3.1系统组成
系统配置如下表所示：
品 名
主要技术参数
数量
备 注
IDTS3850爆破震动记录仪
通道数：并行4
A/D精度：12bits
采样率：200Ksps
2台

拾振器
CDJ-Z10(垂直型)
8只
4只备用
EXP3850 Seiograph 分析处理软件

1套

联想昭便携计算机

1台

本测振系统由测试系统〔野外测试用〕和分析处理系统〔室内数据处理用〕两局部组成。
测试系统：拾振器→测振仪→数据存储体
分析处理系统：数据存储体→测振仪→计算机及专用分析软件→打印机
3.2测振原理
成都中科动态仪器研制消费的IDTS3850爆破震动记录仪用于对爆破振动进展信记录与数据分析、结果输出、显示打印或存盘。它直接与拾振器相连并将其模拟电压量转换成数字量进展存贮再经自身的RS232接口和计算机由计算机进展波形显示、谱图显示波形的各种特征参数及测试结果的表格显示、打印和存盘等。
测振仪工作原理见附图。

4、爆破振动测试方案
4.1 拾振器的选型
一般情况下爆破震动频率范围在30-300Hz应选用频率范围在10-1000Hz的CDJ-Z10型拾振器其相关参数见下表：

爆破振动传感器参数

编
参数
NAT FREQUENCY 频率
DC RESISTANCE电阻
DAMPING 阻尼减振
SENSITIVITY 灵敏度
DISTORTION 失真畸变
DYN RESISTANCE
15
3.8
338
0.692
28.6
0.05
1063
16
3.9
341
0.67
27.8
0.07
1029
17
3.7
332
0.711
27.7
0.18
1024
18
3.8
329
0.748
27.8
0.08
996
4.2 测点布置
待中导洞及侧导洞开挖完毕开挖主洞上台阶时进展爆破振动测试。进出口左右共四个开挖面仅出口左洞地质情况较好〔中风化灰岩、IV类围岩〕进展爆破开挖。其它三个开挖面地质情况差未进展爆破施工。故仅对出口左洞进展了爆破振动测试。
下台阶未施工中导洞被填塞故在下台阶外表及侧导洞内设测试点。掌子面爆破前先将测振仪参数调整好拾振器埋设好使用自动采集方式测振。
测点1距掌子面20米左右选择2V量程测点2距掌子面40米左右选择0.4V量程测点3、4距掌子面15m选择20V量程。
测点1、2位于下台阶顶面未经扰动的岩层上测点1距掌子面20米左右测点距掌子面40米左右。测点3、4位于左导洞内距掌子面15米测点3位于左导洞外边墙二衬上测点4位于左导洞内边墙临时初支上。
测点布置四个位置详细位置见下列图。

爆破振动测点布置图
4.3原始记录
原始记录包括环境情况、爆源情况、测试场地情况、仪器情况和收场情况等原始记录表见下表。
爆破振动测试记录表
时间

测试

地点

温度

测试人员

总装药量

总炮孔数

分段数

爆区范围

方式

地形地质条件

传感器安装

传感器型

消费厂家

记录仪名称

记录仪型

消费厂家

记录仪编

触发方式和程度

采样频率

负

通道
1
2
3
4
传感器编

测量方向

量程选择

灵敏度

线形度

频率范围

间隔

段别
药量
峰值时刻
峰值

峰值

主振频率

4.4爆破振动平安判据
根据?爆破平安规程?不同测试对象的质点振动速度允许值如下：
钢筋混凝土构造 5.0cm/s
交通隧道 15.0cm/s
围岩中等稳定有良好支护 20.0cm/s
取抗震才能最差的初支或二衬钢筋混凝土构造为测试对象作如下设定：
序
振动速度(cm/s)
平安状态
施工措施
1
0～4.0
正常
继续施工
2
4.0～5.0

优化爆破方案、控制爆破规模
3
＞5.0
超限
修改爆破方案、减小爆破规模

4.5爆破振动测试频率
以初支或钢筋混凝土构造的平安状态为根据设定测试频率如下：
序
平安状态
测试频率
1
正常
1次/2d
2

1次/1d
3
超限
1次/1d
根据爆破振动强度随药量增加而增大、随间隔 增加而衰减的传播机理同一种断面、一样装药量且爆源与测点间间隔 一样连续7天测得的振动速度均在0～4.0cm/s范围内且波动值不超过10或有减小时可以减小频率或停顿测试并认为现行的爆破方案是平安的。
4.6爆破振动测试

〔1〕一般情况：时间、地点、环境温度、测试、操作人员。
〔2〕爆源情况：总装药量、分段数、一段装药量、爆区范围、方式。
〔3〕测试场地情况：测点方位、离爆源间隔 、测点地形和地质条件、周围环境。
〔4〕传感器安装情况：传感器安装、安装方向、传感器型、厂家、传感器灵敏度、编。
〔5〕记录仪器情况；记录仪器名称、型、编、触发方式、量程选择、采样频率、通道数及编。
〔6〕记录波形输出：振动波形应有时间标尺和幅度标尺。标出振幅值和所处时刻。
〔7〕描绘爆破前后仪器和保护物有无损坏迹象。
〔8〕对爆破提出评判或建议。

正常状态下每周向监理及施工各提交一份测试；或超限状态下即刻提交本次爆破振动情况测试。
5、测振数据及分析处理
振动信由测振仪自动记录存储数据分析处理由EXP3850 Seiograph 分析处理软件完成。下列图是局部测振波形曲线：

一段药量10kg、间隔 42 m时质点振动波形曲线

一段药量7.3 kg、间隔 45 m时质点振动波形曲线

一段药量8.6 kg、间隔 45 m时质点振动波形曲线

一段药量18 kg、间隔 49 m时质点振动波形曲线

一段药量9.7 kg、间隔 19 m时质点振动波形曲线

一段药量6.1kg、间隔 23.5 m时质点振动波形曲线
下表是根据本次测振数据用最小二乘法回归分析得出的质点振动速度与一段装药量和测点至爆破工作面的间隔 关系曲线。
萨道夫斯基公式：V=K*(Q1/3/R)α

两边取对数得lnV=lnK+α*(1/3*lnQ-lnR)

取y=lnV x=1/3*lnQ-lnR a=α b=lgK 那么y=ax+b

序
一段装药量Q(kg)
R(m)
峰值速度V(cm/s)
x
y
1
10
20
1.58
-2.2282
0.4574
2
10
42
0.49
-2.9701
-0.7133
3
7.3
24
0.998
-2.5154
-0.0020
4
7.3
45
0.376
-3.1440
-0.9782
5
8.6
24
0.995
-2.4608
-0.0050
6
8.6
45
0.823
-3.04
-0.1948
7
18
49
0.911
-2.9284
-0.0932
8
9.7
19
2.352
-2.1871
0.8553
9
9.7
49
0.759
-3.1344
-0.2758
10
6.7
22
7.391
-2.4570
2.0003
11
6.1
23.5
2.24
-2.5542
0.8065
12
6.1
36.5
0.653
-2.9945
-0.4262
13
6.1
23.5
1.326
-2.5542
0.2822
14
6.1
36.5
0.698
-2.9945
-0.3595
a
1.606

b
4.48

K
88.235

α
1.606

根据回归系数得：
Q= R3× (V/K)3/α
= R3×(5/88.235)3/1.606
= 4.691×103×R3
按上式可得出不同间隔 条件下的一段装药量并以此控制爆破规模。
R(m)
10
15
20
25
30
40
50
Q(kg)
4.7
15.8
37.5
73.3
126.7
300.2
586.4

6、信息反应与爆破方案优化
6.1爆破方案
采用贵州盘江化工厂〔贵州六七一厂〕消费的岩石铵梯油φ32mml=200mm药卷每卷0.15kg。
主洞上台阶爆破时对称分6个区每循环2.0-4.0m装药采用连续装药构造1～13段非电毫秒作每个区由一个非电毫秒传递六个传爆并联后由一个火。
主洞上台阶爆破方案
6.2爆破优化
爆破振动速度到达或超过值或超限值时即刻对正在施行的爆破方案进展优化或修改视详细情况可采取如下措施：
〔1〕分步开挖缩小爆破开挖断面面积。实际爆破分10步开挖：

分部开挖示意图
〔2〕缩短循环进尺减少一次爆破的方量。
〔3〕优化钻爆参数降低单耗。
〔4〕采用中等的。
〔5〕采用多段微差方式让爆破主震相间无叠加效应尽可能降低一段装药量。
〔6〕周边眼采用不耦合装药构造的光面爆破。
实际施爆时预先已采取了如上措施爆破振动速度一直控制在正常状态。

〔执笔：崔斌、申海〕