隧道开挖爆破对机场跑道的影响研究

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隧道开挖爆破对机场跑道的影响研究

作者：何俊杰

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第09期

【摘要】本文采用ANSYS/LS-DYNA3D有限元结构的动力学分析方法，对隧道爆破开挖穿越机场跑道进行数值模拟。研究隧道施工过程中隧道的开挖爆破对机场跑道的振动影响。获得机场跑道路面振动速度和位移。以此来评估隧道施工过程爆破对机场跑道影响程度。

【关键词】隧道；爆破；数值模拟；振动速度

0引言

对于隧道开挖爆破振动问题的研究，数值模拟法不仅能在较短的时间内分析出结果，而且还能节约经济等优势。同时，采用监控测量来及时检验和修正数值模拟，以此来验证或修正数值模拟的正确性。

1机场下穿隧道工程概况

隧道最小埋深为30m，穿越机场飞行带、停机坪、航站楼，对隧道开挖爆破振动有严格的要求。对下穿段采用短台阶法施工，施工过程应尽量减少隧道爆破对机场跑道和建筑物的振动影响。

1.1有限元模型的建立

1.2爆破药量计算

本次隧道开挖采用钻孔爆破，使其在隧道开挖成形时，不会对上表跑道产生过大的爆破振动影响。计算单孔装药量按（1）式[1]：

式中：计算参数，—平均装药系数；e—炸药系数取1.0；—单位炸药消耗量；W—抵抗线；L—条形药包长度。计算总装药量为30kg，其主要目的是不会对上表跑道产生过大的爆破振动影响，保护机场跑道的运营安全。

2隧道爆破数值模拟

2.2 LS-DYNA计算理论分析

爆破数值模拟，采用LS-DYNA非线性有限元动力学分析程序。在分析过程中忽略土的重力影响，假设爆炸产物的膨胀是绝热过程[2]。采用JWL（Jones—Wilkens-Lee）状态方程，JWL状态方程 - 关系[3]，如（2）式：