既有隧道受临近隧道爆破开挖影响及安全性评估研究

新建隧道爆破开挖可能引起邻近既有隧道损伤的危险,在与既有隧道的间距比较小的情况下进行新隧道的爆破开挖,开挖产生的爆破地震波会危及既有隧道围岩和衬砌结构的安全和稳定。本文以某隧道为背景,运用有限元基本方法,采用MIDAS/GTS软件对既有隧道受新建隧道爆破施工的影响进行了数值分析,讨论了在不同间距,不同围岩类别情况下,新建隧道爆破对既有隧道变形、振速、应力的影响。通过对某隧道的现场检测,分析了裂缝产生的原因、裂缝对隧道安全性的影响,并对隧道安全性进行了评估,结合隧道常见的裂缝病害,给出了一些裂缝修补技术,以保证既有隧道运营的安全性。 本文首先对既有隧道受临近隧道爆破影响及既有隧道安全评估的研究价值,国内外的研究现状,新老研究方法的对比进行了详尽的概括和阐述。以岩石爆破的破坏理论、应力波理论和动力有限元法为基础,通过MIDAS/GTS软件,对不同的算例进行了既有隧道受邻近爆破影响的三维数值模拟分析。分别考虑了不同的隧道间距,不同的围岩的类型等情况,主要分析了既有隧道衬砌和围岩在受邻近爆破影响下的振动速度、应力和衬砌变形,研究不同断面振速极值的位置,出现的时间,不同方向振速峰值的变化情况,并将各种不同情况的计算结果进行比较和分析,得出了一些有益的结论;利用MIDAS/GTS软件,在弹性地基梁理论和结构力学理论的基础上,使用荷载结构法计算既有隧道衬砌在出现裂缝、破损情况下的受力状态,对新建隧道在施工建设过程中判断既有衬砌所受的影响起到一个重要的参考作用,并给出了裂缝出现的成因及提出裂缝修补方法,以有效改善衬砌结构的可靠性。