[发明专利]隧道早龄期混凝土衬砌的爆破振动控制标准确定方法

权利要求书

1.隧道早龄期混凝土衬砌的爆破振动控制标准确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、确定爆破振动测试方案中的初始安全爆心距

步骤2、制定和开展隧道工程的爆破振动测试方案

爆破振动测试方案在隧道工程爆破方案实施前期进行，在距开挖掌子面距离为R₀的隧道一侧围岩拱腰处的早龄期混凝土衬砌位置设置一处声波测点，以该声波测点为最小爆心距基点，沿掘进反方向再布置若干个声波测点，取每个声波测点测出的多次波速值的平均值作为每个声波测点的纵波波速；

在每个声波测点正上方处的早龄期混凝土衬砌位置设置一处振动测点，在每个振动测点处布设爆破振动测试仪，测试每个振动测点处的垂直方向、水平径向和水平切向三个方向爆破振动峰值速度；

开展爆破振动测试方案并重复执行n次，计算并记录第1次爆破作用前每个声波测点的纵波波速c_0j，计算并记录每次爆破作用后每个声波测点的纵波波速c_ij，同时记录第1次爆破作用过程中的每个振动测点垂直方向、水平径向和水平切向爆破振动峰值速度v_vj、v_rj和v_tj；其中，j为测点序号，i为测试方案开展的爆破作用次数，i＝1，2，…，n；

步骤3、处理爆破振动测试方案的测试数据

基于测试出的纵波波速数据，按照以下公式计算每次爆破作用后每个声波测点的累积损伤：

基于测试出的第1次爆破作用过程中的每个振动测点垂直方向、水平径向和水平切向爆破振动峰值速度数据，取每个振动测点三个方向中峰值速度最大值作为第1次爆破作用过程中的每个振动测点的优势爆破振动峰值速度，记为v_dj；

步骤4、预测每个测点的累积损伤最大值

基于每个声波测点的爆破作用次数和对应的累积损伤数据(i,D_ij)，按照以下公式形式拟合每个测点的累积损伤关于爆破作用次数的模型：

D_j＝A_0j+A_1jI+A_2jI²                  (3)

式中，D_j为第j个测点的累积损伤；I为爆破作用次数；A_0j、A_1j、A_2j为第j个测点的模型拟合系数；

然后，基于拟合出的每个测点的累积损伤关于爆破作用次数的模型D_j(I)，进一步预测每个测点的累积损伤最大值，记为D_mj；

步骤5、求解临界累积损伤阈值对应的最小安全爆心距

基于所有测点的累积损伤最大值和对应的初始爆心距组成的数据，求解累积损伤最大值取临界累积损伤阈值0.19时的最小安全爆心距[R_min]；

步骤6、拟合隧道早龄期混凝土衬砌的优势爆破振动峰值速度模型；

基于第1次爆破作用过程中的所有振动测点的优势爆破振动峰值速度v_dj、初始爆心距和隧道爆破的单段最大药量，按照如下萨氏公式形式拟合出该隧道围岩段早龄期混凝土衬砌的优势爆破振动峰值速度模型：

式中，R为各测点处的初始爆心距，m；Q为隧道爆破的单段最大药量，kg；k、α为与隧道工程围岩-衬砌结构状态及地形地质条件有关的峰值速度拟合系数；

步骤7、求解隧道早龄期混凝土衬砌的最大安全爆破振动峰值速度；

将步骤5求解的临界累积损伤阈值对应的最小安全爆心距和隧道爆破的单段最大药量代入步骤6拟合出的萨氏公式(4)，求解出的优势爆破振动峰值速度即为该隧道围岩段早龄期混凝土衬砌的最大安全爆破振动峰值速度。

2.根据权利要求1所述的隧道早龄期混凝土衬砌的爆破振动控制标准确定方法，其特征在于：对于包含不同级别围岩段早龄期混凝土衬砌的隧道爆破工程，可针对另外级别围岩段早龄期混凝土衬砌，重复步骤1-步骤7，就可以确定该隧道工程其他不同级别围岩段早龄期混凝土衬砌的最大安全爆破振动峰值速度。

3.根据权利要求1或2所述的隧道早龄期混凝土衬砌的爆破振动控制标准确定方法，其特征在于：声波测点的布置数量不少于5个，相邻声波测点间的距离为2～8m。