隧道钻爆掘进振动对附近天然气管道的影响分析

【摘要】：近年来，随着我国经济和科学技术的快速发展，土木基础建设的发展也迅速跟进。公路，铁路和城市地下铁路的迅速发展尤为显著。特别是国家西部大开发战略，尤其重视公路、铁路等左右经济发展的基础性建设。隧道开挖是建设公路，铁路和城市地下铁路过程中不可避免的，目前普通隧道开挖掘进的常用方法是经济高效的钻爆掘进法。然而隧道的钻爆掘进振动会对其附近的建（构）筑物造成影响，严重的甚至破坏。 振害是隧道钻爆掘进振动的主要危害之一，当工程附近有天然气管道设施时，为保证天然气管道的安全，研究隧道钻爆掘进振动对天燃气管道的影响尤为重要。 本文以重庆开县猴子岩隧道为工程实例，根据工程勘测、工程设计数据、《中华人民共和国石油天然气管道保护法》相关规定和天然气管道相关数据，对监测到的振动数据进行处理和分析，得出萨道夫斯基经验公式，从而对钻爆掘进施工引起的天然气管道振动效应进行科学的预测和预报，来选择科学合理的爆破参数。 本文除了查阅国内外相关文献，分析总结已提出的相关理论、经验和科研成果，进行统计和分析外，主要得到下列结论： ①实际工程中最大振速只有一次是1.52cm/s，超过了专家组提出的振速限值，1.5cm/s。根据已经得出的萨氏经验公式，预测1-1图8#点和1-2图3#、4#点爆心距最小时的振速都远小于1.5cm/s，验证了该限制振速的可行性。 ②钻爆振动产生的应力波的传播规律是：其随爆心距增大而衰减，爆心距越小衰减越快；最大振速与爆心距一定程度上表现为乘幂关系；三矢量方向上最大振速在Y向（即径向）出现的频率最高。 ③钻爆振动引起天然气管道的振动主频在Y向（即径向）出现的频率最高；振动主要出现在40～80HZ内。天然气管道的自振频率应避免出现在此范围内。 ④利用统计学的回归分析理论，求出符合实际工程的最佳萨道夫斯基经验公式为： ⑤由求出的萨氏公式预测出1-1图8#点和1-2图3#、4#点单段最大药量为8.8kg时的振速；预测出1-1图8#点和1-2图3#、4#点限定振速值为1.5cm/s时的单段最大装药量。对隧道钻爆施工的设计和实施进行指导。 【关键词】：钻爆掘进 天然气管道 振动速度 回归分析 经验公式
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE973;U455.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 概述10-11
• 1.2 选题的目的与意义11-12
• 1.2.1 选题的目的11
• 1.2.2 选题的意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-20
• 1.3.1 钻爆掘进法施工技术研究现状12-13
• 1.3.2 钻爆掘进振动监测技术和安全判据研究现状13-16
• 1.3.3 爆破振动数值模拟计算研究现状16-18
• 1.3.4 爆破荷载特性研究现状18
• 1.3.5 降振技术研究现状18-20
• 1.4 猴子岩隧道工程概况及本文研究内容和方法20-24
• 1.4.1 猴子岩隧道工程概况20-22
• 1.4.2 研究内容22-23
• 1.4.3 研究方法23-24
• 第二章 岩石的物理性质及其爆破机理24-36
• 2.1 岩石的物理性质24-25
• 2.1.1 孔隙度24
• 2.1.2 密度与重度24-25
• 2.1.3 岩石的碎胀性25
• 2.2 岩石的爆破机理25-36
• 2.2.1 岩石在爆炸冲击荷载作用下的力学行为25-27
• 2.2.2 岩石的可爆性27-28
• 2.2.3 爆破应力波28-32
• 2.2.4 岩石爆破的三种理论32-33
• 2.2.5 爆破作用三个阶段和岩石破坏的五种模式33-36
• 第三章 炸药爆破和控制36-52
• 3.1 炸药类别及其爆炸特征36
• 3.2 炸药起爆机理与感度36-39
• 3.2.1 起爆机理37-38
• 3.2.2 炸药感度及影响因素38-39
• 3.3 爆轰理论39-43
• 3.3.1 冲击波概念及其基本方程39-40
• 3.3.2 爆轰波结构及其基本方程40-41
• 3.3.3 爆轰波参数及爆轰反应机理41-42
• 3.3.4 稳定爆轰的影响因素42-43
• 3.4 乳化炸药43-45
• 3.4.1 乳化炸药组成成分43-44
• 3.4.2 乳化炸药主要性能44-45
• 3.4.3 粉状乳化炸药45
• 3.5 爆破器材和起爆方法45-47
• 3.5.1 电雷管45-46
• 3.5.2 导爆管雷管46-47
• 3.6 炮孔布置及爆破控制47-52
• 3.6.1 炮孔布置47-48
• 3.6.2 爆破控制48-52
• 第四章 隧道钻爆掘进振动现场监测与分析52-70
• 4.1 爆破施工方案设计52-55
• 4.1.1 隧道围岩情况及开挖方式52-53
• 4.1.2 炮孔布置和起爆网路连接情况及爆破炸药53-55
• 4.2 爆破振动监测方案55-57
• 4.2.1 爆破振动监测系统55-56
• 4.2.2 测试仪器56-57
• 4.2.3 测点布置和监测57
• 4.3 数据处理和分析57-70
• 4.3.1 监测数据的处理分析57-62
• 4.3.2 振动速度分析62-65
• 4.3.3 振动主频分析65-66
• 4.3.4 振速回归分析66-68
• 4.3.5 振速及单段最大药量的预测68-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 结论70
• 5.2 展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 攻读学位期间取得的研究成果76

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