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2019年度省科学技术奖推荐项目公示
发布时间:2019-02-25 10:38:45 发布者:浙江八咏建设集团 点击浏览:

推荐项目名称 爆破动载与卸荷对公路隧道结构的耦合效应

推荐单位 浙江省交通运输厅



项目简介:

本项目研究成果属交通运输工程技术领域,道路和隧道工程专业。

浙江省公路交通工程快速发展,面临着各种复杂条件下的隧道工程建设,包括既有隧道的拓宽工程建设,隧道近距离穿越工程建设,隧道穿越复杂地层条件施工,隧道前后掌子面近距离施工等等状况。分析复杂条件施工问题,其核心是爆破动载与卸荷对隧道衬砌结构的耦合效应问题。本课题依托杭金衢高速公路王市岭隧道拆除工程以及杭绍台高速公路竹家坞隧道建设工程,于工程项目施工现场开展了连续的爆破振动监测、岩体声波测试等现场试验,结合理论研究与数值计算,从以下方面深入开展研究并取得了相应的成果与结论:

1) 选择依托工程典型区段,对卸荷与爆破施工各阶段围岩取样并进行声波测试,对围岩的爆破损伤与累计损伤进行了研究,提出了估计围岩爆破损伤的新方法。

2) 基于声波测试的数据,提出了改进的Hoek-Brown准则及岩体力学参数的计算方法,该方法可以快捷、准确地确定岩体的各项参数,弥补了Hoek-Brown准则较难应用的局限。

3) 选择典型工程区段,通过现场试验获取了邻近爆破条件下的隧道衬砌响应,开展了不同爆破参数下隧道衬砌的振动规律研究,根据实测及计算结果分析了衬砌的爆破动载响应并据此给出了保护距离的建议。

4) 采用FLAC与MIDAS,精细模拟公路隧道上方卸荷以及爆破条件下既有隧道结构的响应规律,分析总结了隧道结构的变形及应力响应规律。

本研究项目针对公路隧道上方卸荷与邻近爆破施工的耦合效应,开展了公路隧道施工现场的原位测试以及数值模拟研究。研究依托杭金衢高速公路王市岭隧道拆除工程以及杭绍台高速公路竹家坞隧道建设工程,于工程项目施工现场开展了连续的爆破振动监测、岩体声波测试等现场试验,结合理论推导以及计算分析,提出了改进的Hoek-Brown准则及其参数的快速计算方法。针对邻近爆破施工的特点,提出了适用于公路隧道围岩的爆破损伤估计方法,给出了上方卸荷以及近距离爆破施工下的隧道结构保护建议。

本项目研究在理论方面通过大量的文献资料整理,改进了Hoek-Brown准则及其参数估计方法,拓展了Hoek-Brown准则的应用范围;在实测方面,通过持续的现场监测与跟踪测试,分析了岩体损伤的演化规律,并积累了宝贵的一线施工资料;在计算方面,使用岩土工程计算软件,分析了隧道结构在上方卸荷与近距离爆破条件下的响应及安全性。通过理论、实测与计算的结合分析,本研究的成果为复杂条件下的公路隧道施工提供了有益的参考与建议。

本项目的推广前景及其经济社会效益归纳如下:

1) Hoek-Brown准则是被广泛认可的岩体强度屈服准则,本研究提出了快速准确估计其参数的方法,弥补了其缺陷,拓宽了Hoek-Brown准则的应用范围。

2) 将声波估测损伤的方法进一步深化,利用声波计算岩体在爆破前后的强度指标变化以评价其损伤,为工程岩体的爆破损伤提供了使用易行的方法。

3) 提出了根据振动速度数据评估岩体损伤的方法,提高了爆破监测数据的利用价值,应用于工程可节省大量的人力物力,具有十分显著的经济效益。

4) 分析了隧道结构在上方卸荷和邻近爆破下的响应规律,给出了卸荷开挖限值建议和近距离爆破施工的保护距离建议。

本项目研究成果已发表SCI、EI、核心期刊及重要会议等论文15篇,申请国家发明专利3项,软件著作权3项,企业工法1项,培养研究生2名。

课题研究成果除了在依托的两个工程中得到应用外,还应用于“衢宁铁路塔石岭隧道工程”、“上海轨道交通十八号线杨高中路站地墙爆破工程”、“杭金衢高速拓宽工程樊村隧道群工程”等,取得了显著的经济社会效益。

2019年度省科学技术奖推荐项目公示