導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 建筑安全論文>>正文

隧道襯砌結(jié)構(gòu)受爆炸影響段的檢測(cè)與安全評(píng)估

文檔作者：秦之富謝鋒劉永華文檔來源： 1．招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司 2．隧道建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技交通行業(yè)重點(diǎn)試驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年01月26日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大小： 260.42 KB 共4頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁(yè)]

本文件共4頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：260.42 KB 共4頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：復(fù)雜地層沉井爆炸助沉法施工安全的理論分…

上一篇：石材幕墻開啟可行性研究

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

公路交通技術(shù) 2010年8月 第4期Technology of Highway and Transport Aug．2010 No．4
隧道襯砌結(jié)構(gòu)受爆炸影響段的檢測(cè)與安全評(píng)估
秦之富 ，謝鋒 ，劉永華2
(1．招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶400067；2．隧道建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)
交通行業(yè)重點(diǎn)試驗(yàn)室，重慶400067)
摘要：重慶某隧道襯砌結(jié)構(gòu)施作完成后，由于對(duì)導(dǎo)爆索處理不當(dāng)，在隧道內(nèi)引起爆炸，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)破壞、開裂。
為了對(duì)爆炸影響范圍的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估和處治，分別對(duì)該段襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行雷達(dá)檢測(cè)、外觀質(zhì)量及裂縫觀測(cè)、
襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)和隧道凈空尺寸檢測(cè)，再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果運(yùn)用有限單元法分別對(duì)破碎區(qū)和開裂區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)
算，并指出襯砌安全儲(chǔ)備不足的區(qū)域。對(duì)爆炸影響段進(jìn)行定量安全評(píng)估，從而為該段的處治設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：隧道；襯砌結(jié)構(gòu)；爆炸；檢測(cè)；安全分析
文章編號(hào)：1009—6477(2010)04—0096—04 中圖分類號(hào)：U459．2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
Detection and Safety Eval uation for Explosion Afected
Sections in Tunnel Lining Structure
QIN Zhifu ，XIE Feng ，LIU YonghHa
重慶某隧道是高速公路上的一座雙向4車道隧
道，左洞長(zhǎng)6 557 ITI，右洞長(zhǎng)6 555 in，凈寬l0．25
m，凈高5 m，采用新奧法設(shè)計(jì)與施工，于2008年
10底之前完成隧道襯砌、裝飾和路面等結(jié)構(gòu)工程。
根據(jù)設(shè)計(jì)和施工資料可知，該隧道右洞
YK4+415～YK4+715段地質(zhì)條件主要為泥巖、泥
質(zhì)粉砂巖，其節(jié)理較發(fā)育，圍巖主要為Ⅳ、V級(jí)，
爆炸點(diǎn)圍巖為Ⅳ級(jí)。
由于對(duì)導(dǎo)爆索處理不當(dāng)，隧道右洞于2008年
11月1日在YK4+555位置處發(fā)生爆炸事故，爆
炸是由約15 000 m導(dǎo)爆索引起的，爆炸時(shí)導(dǎo)爆索
分成2處堆放在隧道路面上，相距約10 in。爆炸
后，隧道襯砌混凝土破碎凹陷，襯砌出現(xiàn)拱部縱向
開裂和環(huán)向開裂、防火涂料剝落、拱頂燈架變形脫
落、隧道右洞洞門端墻裝飾板震破掉落。因此，為
保證隧道安全，需對(duì)隧道爆炸影響段進(jìn)行安全評(píng)估
分析。
1 爆炸影響范圍確定
本次爆炸是由約15 000 in導(dǎo)爆索引起的，相
當(dāng)于200 kg TNT炸藥引起的爆炸當(dāng)量，因此，可
根據(jù)GB6722-86(爆破安全規(guī)程》【1]中的規(guī)定確定該
隧道的影響范圍。根據(jù)GB6722-86(爆破安全規(guī)
程》可知，交通隧道地震安全速度為15 cm／s，即爆
炸地震速度小于15 cm／s時(shí)，則認(rèn)為對(duì)隧道支護(hù)結(jié)
收稿日期：2009—12—29
作者簡(jiǎn)介：秦之富(1974一)，男，I~JiI省資陽(yáng)市人，本科，高工
構(gòu)不產(chǎn)生破壞性影響。因此，此次爆炸對(duì)隧道結(jié)構(gòu)
產(chǎn)生的影響范圍可采用下式計(jì)算：
R=( ／V)l／ITam 。
式中，R為爆破地震安全距離，m；a為炸藥量，
kg；V為地震安全速度，cm／s；m為藥量指數(shù)；K、
為與爆破點(diǎn)地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減
系數(shù)，可按該規(guī)范進(jìn)行選取。
因此，根據(jù)上式計(jì)算可知，此次爆炸的最大影
響半徑為92．5 m。為保證隧道安全，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)
際情況，確定隧道的檢測(cè)段為YK4+415～YK4+
715，長(zhǎng)300 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，左洞隧道結(jié)
構(gòu)未受影響。
2 檢測(cè)內(nèi)容及結(jié)果
2．1 檢測(cè)內(nèi)容
隧道受爆炸影響后，為了安全分析和處治的需
要，對(duì)爆炸影響段進(jìn)行了以下檢測(cè)閉：
1)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)嘲。主要檢測(cè)受影響段的襯砌
結(jié)構(gòu)情況，包括襯砌混凝土的密實(shí)性、襯砌厚度、
襯砌背后空洞和初期支護(hù)情況。
2)隧道混凝土外觀質(zhì)量及裂縫觀測(cè)，襯砌混
凝土強(qiáng)度 檢測(cè)，隧道凈空尺寸檢測(cè)。
2．2 檢測(cè)結(jié)果
1)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果：檢測(cè)段的2次襯砌厚
度基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其整體較均勻、密實(shí)，但在
2010年 第4期 秦之富，等：隧道襯砌結(jié)構(gòu)受爆炸影響段的檢測(cè)與安全評(píng)估 97
表1 YK4+573斷面計(jì)算參數(shù)
表2 YK4+620斷面計(jì)算參數(shù)
YK4+424～ YK4+425．5、 YK4+606～YK4+609、
YK4+621 YK4+623拱頂測(cè)線處發(fā)現(xiàn)3處2次襯
砌與初期支護(hù)脫空，YK4+610一YK4+623段2拱
腰部位拱背后均存在脫空縫隙。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)波分
析，靠近爆炸點(diǎn)段的初期支護(hù)較完好，爆炸對(duì)初期
支護(hù)影響較小。
2)襯砌混凝土破碎和襯砌開裂情況：隧道襯
砌結(jié)構(gòu)受爆炸影響后，拱部襯砌破碎凹陷，并出現(xiàn)
縱向開裂，同時(shí)洞門、路緣邊溝等不同程度受到影
響，其具體情況如下。
(1)YK4+538一十555段拱部3條縱向裂縫，
寬2．2～2．8 mm，有1處混凝土破碎和多處防火涂
料剝落。
(2)YK4+557～+563拱部襯砌混凝土受爆
炸沖擊震碎凹陷，面積約18 mz，縱向長(zhǎng)約6 m，
環(huán)向長(zhǎng)約3 m，最大凹陷深度20 em。該區(qū)混凝土
喪失承載能力。
(3)YK4+570～+574拱部襯砌混凝土受爆
炸沖擊震碎凹陷，面積約12 m ，縱向長(zhǎng)約4 m，
環(huán)向長(zhǎng)約3 m。該區(qū)混凝土喪失承載能力。
(4)YK4+563～+570位于兩爆炸點(diǎn)中間，
拱部出現(xiàn)多條縱向裂縫，且出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞。該區(qū)承
載力較弱。
(5)YK4+574～+665該段受爆炸沖擊波影
響，拱部有1～3條縱向裂縫，縫寬在2～3 mm之
間。
3)強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果：隧道襯砌混凝土除爆炸點(diǎn)
前后30 m范圍內(nèi)拱部破碎，其它段落的強(qiáng)度沒有
受到影響，滿足設(shè)計(jì)要求。
4)根據(jù)斷面檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)段隧道除爆炸點(diǎn)
拱部隧道破碎凹陷段，其它段的隧道斷面不受影
響。YK4+560斷面拱頂部位混凝土破碎向上凹陷
大于20 em
3 隧道結(jié)構(gòu)驗(yàn)算評(píng)估
3．1 破碎區(qū)和裂縫區(qū)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型嗍
根據(jù)以上檢測(cè)結(jié)果可知，該隧道檢測(cè)段最嚴(yán)重
的破碎區(qū)和裂縫區(qū)分別位于YK4+573和YK4+
620斷面處，因此，本次分別對(duì)以上2處典型斷面
進(jìn)行安全驗(yàn)算。根據(jù)該隧道設(shè)計(jì)資料和JTG D7O一
2004~公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》『61可知，該隧道破碎區(qū)和
裂縫區(qū)的計(jì)算參數(shù)見表1、表2。
為了根據(jù)實(shí)際和檢測(cè)情況進(jìn)行安全驗(yàn)算，本次
計(jì)算采用ANSYS軟件計(jì)算。在計(jì)算中，1)對(duì)于破
碎區(qū)，采用荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行計(jì)算，即2次襯砌采用
梁?jiǎn)卧M，荷載按最不利荷載的0．8倍進(jìn)行施
加，2次襯砌與初期支護(hù)的相互作用采用土體彈簧
實(shí)現(xiàn)；2)對(duì)于裂縫區(qū)，采用地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算，即圍
巖和襯砌結(jié)構(gòu)采用實(shí)體單元進(jìn)行計(jì)算，裂縫采用接
觸而節(jié)點(diǎn)不耦合的方法模擬，由于YK4+620斷面
在2拱腰和拱頂處各有1條縱向裂縫，縫寬2～3
mm，縫基本貫穿襯砌，因此根據(jù)經(jīng)典彈性力學(xué)的
圣為蘭原理 ，可采用平面應(yīng)變模型計(jì)算，其計(jì)算
模型分別見圖1、圖2。
3．2 破碎區(qū)計(jì)算結(jié)果
圖1 破碎斷面計(jì)算模型
98 公路交通技術(shù) 2010年
圖2 裂縫斷面計(jì)算模型
枷
驀¨4 783
。
0Io m 。24
圖3 破碎區(qū)斷面襯砌彎矩
”
6oE j35 Il吒 598
圖4 破碎區(qū)斷面襯砌軸力
以上破碎區(qū)計(jì)算模型計(jì)算出YK4+573斷面的
2次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力，見圖3、圖4。隧道襯砌主要
受壓控制，根據(jù)JTG D70--2004的要求，2次襯砌
的安全系數(shù)應(yīng)不得小于2。采用鋼筋混凝土偏心受
壓構(gòu)件的承載能力計(jì)算公式計(jì)算出該斷面2次襯砌
的安全系數(shù)(圖5)，該斷面在襯砌兩拱腰處約1．5
m范圍內(nèi)安全系數(shù)小于2，其余部位的安全系數(shù)滿
足要求。因此，應(yīng)對(duì)安全系數(shù)小于2的部位進(jìn)行加
固處理。
3．3 裂縫區(qū)計(jì)算結(jié)果
同理，根據(jù)裂縫計(jì)算模型圈，可計(jì)算出YK4+
620裂縫斷面的位移，見圖6、圖7。
84
5
62
4
。
7 4。2
8．749
Ia
¨ 44
l 7如
圖5 破碎區(qū)斷面襯砌安全系數(shù)
m5 ． li ∞ 肭 2lE_ “ 刪
圖6 裂縫斷面豎向位移
l l∞ 56 l。28 ∞ 撇
圖7 裂縫斷面橫向位移
對(duì)于裂縫，應(yīng)用應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，
其計(jì)算方法是利用裂紋尖端位移直接推算裂紋尖端
的應(yīng)力強(qiáng)度因子，其計(jì)算公式如下[9】。
1) I型裂紋。
對(duì)于I型裂紋，裂紋尖端附近的位移可按下式
計(jì)算：
= 等 cos爭(zhēng)?s手。]，
V = 等 +1)sin手 n 。
式中，“為平行于裂紋的位移；v為垂直于裂紋的
位移；G為剪切彈性模量；k=3—4／x(平面應(yīng)變狀
態(tài))； 為泊松比；K J為I型裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度
因子。
取0=180。時(shí)， J可表示為：
(
2010年 第4期 秦之富，等：隧道襯砌結(jié)構(gòu)受爆炸影響段的檢測(cè)與安全評(píng)估 99
、／ 。
2) Ⅱ型裂紋。
對(duì)于Ⅱ型裂紋，對(duì)應(yīng)有
“ = 等 sin手 n ，
K
一
．~
?
／-r
． [(2k-3)cos爭(zhēng)?s 9]。
式中，KⅡ?yàn)棰蛐土鸭y尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子。
取0=180。時(shí)，K口可表示為：
、／ r V。
當(dāng)K八K 求出后，可以帶入復(fù)合型裂紋的斷
裂判據(jù)中，再計(jì)算出襯砌結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，：
+4．2 2
：
2
， f： 。
根據(jù)裂縫區(qū)位移計(jì)算結(jié)果和以上計(jì)算方法，
計(jì)算出該斷面裂縫的應(yīng)力強(qiáng)度因子和安全系數(shù)，
表3。
表3 隧道2次襯砌Ⅱ型裂紋尖端應(yīng)力
強(qiáng)度因子f Ⅱ)和安全系數(shù)f-廠)
段拱部襯砌縱向開裂，裂縫縱向基本連續(xù)，在爆炸
點(diǎn)的拱部襯砌混凝土破碎凹陷，無承載能力，應(yīng)及
時(shí)進(jìn)行加固處理。
2)計(jì)算表明，在破碎區(qū)兩拱腰處約1．5 ITI范
圍內(nèi)其安全系數(shù)小于2，處于不安全狀態(tài)；襯砌裂
縫區(qū)，其圍巖的變形位移滿足JTG D70--2004的
要求，圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明2次襯砌裂縫主要
是由于隧道內(nèi)爆炸的沖擊波引起。根據(jù)斷裂力學(xué)計(jì)
算方法，2次襯砌開裂處安全系數(shù)小于混凝土裂縫
規(guī)定的安全系數(shù)(廠=3)㈣，因此襯砌不安全。
3)建議對(duì)爆炸點(diǎn)破碎區(qū)混凝土進(jìn)行拆除更換，
并對(duì)破碎區(qū)向邊墻延伸2 m的范圍內(nèi)進(jìn)行加固處
治。
4)對(duì)于裂縫區(qū)，應(yīng)先對(duì)裂縫采用壓注環(huán)氧樹
脂處治后，再施作鋼帶進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。
可 參考文獻(xiàn)
見 【l】中國(guó)工程爆破協(xié)會(huì)．GB6722-86 爆破安全規(guī)程【s]．北
京：人民交通出版社，1986．
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果：該斷面圍巖的最大拱頂沉
降位移為9．04 mm，周邊收斂為4．78 mm，根據(jù)
JTG D70----2004允許的位移判斷，圍巖是穩(wěn)定的，
但由于襯砌開裂，其2次襯砌的安全系數(shù)小于混凝
土裂縫規(guī)定的安全系數(shù)，因此襯砌不安全。
4 結(jié)論及建議
1)隧道YK4+530—4-670段受爆炸影響。該
『2] 重慶市交通委員會(huì)．JTG H12—2()(】3 公路隧道養(yǎng)護(hù)技
術(shù)規(guī)范【S】．北京：人民交通出版社，2003．
[3 】 鐵道部．TB 10223-2004／J341-2000 鐵路隧道襯砌
質(zhì)量無損檢測(cè)規(guī)程【s】．北京：中國(guó)鐵道出版社，2004．
[4] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院．CECS 21：2000 超聲回彈綜合
法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程【s]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出
版社，2005．
[5】王勖成，邵敏．有限單元法基本原理和數(shù)值方法【MJ．北
京：清華大學(xué)出版社，1997．
[6] 重慶交通科研設(shè)計(jì)院．JTG D70--200 公路隧道設(shè)計(jì)
規(guī)范『S1．北京：人民交通出版社，200．
[7】徐芝倫．彈性力學(xué)[M】．北京：高等教育出版社，2003．
【8] 王鐵夢(mèng)．工程結(jié)構(gòu)裂縫控制【MJ．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出
版社，1997．
[9】程靳，趙樹．?dāng)嗔蚜W(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，2006．
【10]王笑風(fēng)，張占軍．混凝土橋面鋪裝層層間抗拉分析[J]．山
東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，38(1)：142—146．

網(wǎng)友評(píng)論 more

建筑安全論文最新內(nèi)容

03-05