[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

说明书

本发明公开了一种隧道早龄期混凝土衬砌的爆破振动控制标准确定方法，包括确定爆破振动测试方案中的初始安全爆心距、制定和开展隧道工程的爆破振动测试方案、处理爆破振动测试方案的测试数据、预测每个测点的累积损伤最大值、求解临界累积损伤阈值对应的最小安全爆心距、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和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几个步骤。本发明能够更加科学合理地指导隧道工程施工，有效控制隧道早龄期混凝土衬砌结构的爆破振动效应，保障隧道工程在反复爆破施工作业条件下的围岩‑衬砌结构安全。

技术领域

本发明属于隧道爆破振动效应控制领域，尤其涉及一种隧道早龄期混凝土衬砌的爆破振动控制标准确定方法。

背景技术

作为隧道开挖最为广泛使用的施工手段，钻孔爆破技术随着隧道建设的大规模展开也迎来了更为广阔的发展机遇。使用钻爆法进行隧道施工时，除了仅约20-30％的爆炸能量用于岩石破碎形成隧道外，剩余的爆炸能量不可避免地引发一系列爆破危害效应，如爆破振动、超压、飞石、粉尘等，尤其被认为“爆破危害之首”的爆破振动效应，更受到了普遍的关注和重视。在实际的隧道工程施工过程中，由于工作面交叉或进度要求，使得隧道掌子面爆破作业与混凝土衬砌浇筑在较短的距离内同步进行。早龄期混凝土衬砌强度低，隧道爆破作业产生的爆破振动会使水泥浆与骨料开裂，甚至形成贯通性裂缝，影响混凝土后期强度增长，损害混凝土衬砌质量。此外，多次频繁爆破作业会使围岩和衬砌结构产生累积损伤，导致围岩和衬砌结构力学性能劣化，强度降低，完整性变差，隧道围岩的稳定性将会受到影响甚至严重威胁。

为了保障隧道爆破施工过程中的早龄期混凝土衬砌结构安全，我国现行的《爆破安全规程》(6722-2014)规定了不同龄期新浇混凝土的爆破振动安全允许标准，该标准也是隧道工程爆破开挖和衬砌浇筑方案制定的重要参考依据和隧道工程爆破作业过程中早龄期混凝土衬砌结构的安全控制标准。由于该爆破振动安全允许标准是针对早龄期混凝土衬砌结构在单次爆破荷载作用下的振动效应制定，没有考虑钻爆法实际开挖隧道时的循环爆破(作用)推进过程,即没有考虑衬砌(和围岩)结构的累积损伤。另外，该标准对所有隧道工程早龄期混凝土衬砌给出了同一控制标准，既没有考虑不同隧道工程存在的差异性，同时也没有考虑同一隧道工程的围岩级别及实际状态的差异性。因此，采用该标准不能完全指导隧道工程现场施工，隧道爆破作业引发的早龄期混凝土衬砌损伤破坏甚至坍塌事故时有发生。基于此，有必要提出一种更加科学合理的隧道早龄期混凝土衬砌爆破振动控制标准确定方法，用来指导和保障隧道爆破工程的安全和高效施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道早龄期混凝土衬砌的爆破振动控制标准确定方法，以解决上述背景技术中提出的问题之一。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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；